Bí mật kéo dài suốt thế kỷ về chiếc lỗ kỳ lạ trên đầu loài cá đầu đá cuối cùng đã có lời giải

Trong hơn 100 năm, các nhà sinh học vẫn loay hoay trước chiếc hố sâu bí ẩn nằm trên hộp sọ loài cá rockhead poacher. Công trình nghiên cứu mới nhất đã phơi bày một chức năng khó ngờ: phần đầu khác thường này thực chất hoạt động như một nhạc cụ gõ tinh xảo, giúp chúng giao tiếp bằng âm thanh dưới đáy biển.

Quá trình tiến hóa của tự nhiên đôi khi tạo nên những cấu trúc giải phẫu kỳ dị đến mức khoa học phải mất hàng thế kỷ mới hiểu thấu. Cá đầu đá – rockhead poacher ( Bothragonus swanii ) chính là một minh chứng tiêu biểu cho điều đó.

Loài cá nhỏ với lớp giáp cứng và khả năng ngụy trang hoàn hảo như một hòn đá này sở hữu một đặc điểm độc nhất: một chiếc hố sâu, nhẵn mịn ngay trên đỉnh đầu. Hình dạng của nó trông chẳng khác nào bị ai đó dùng muỗng múc mất một phần quan trọng của hộp sọ.

Kể từ lần đầu được mô tả vào năm 1876, vai trò của “hố sọ” này vẫn luôn là dấu hỏi lớn. Những giả thuyết liên quan đến ngụy trang hay thính giác đều chưa được xác thực, phần vì loài cá này sống vô cùng kín đáo trong các vùng triều đá nông trải dài từ Alaska đến California.

Dẫu vậy, một nghiên cứu mới từ Đại học Bang Louisiana đã đưa ra lời giải đầy bất ngờ: rất có thể loài cá này đang tận dụng chính cái đầu của mình như một chiếc trống để phục vụ cho việc giao tiếp.

Để vén màn bí ẩn, nhà nghiên cứu Daniel Geldof cùng các cộng sự đã thực hiện nhiều chuyến khảo sát thực địa đầy thử thách tại những địa điểm như Vịnh Deadman ở Washington. Họ phải tổ chức các “biệt đội xô chậu”, dùng tay tát cạn nước trong các vũng triều lúc thủy triều rút mới có thể thu thập được mẫu vật.

Thay vì áp dụng các kỹ thuật giải phẫu truyền thống dễ gây tổn hại đến mô mềm mong manh, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn công nghệ quét micro-CT với độ phân giải cao. Cách tiếp cận này cho phép dựng nên các mô hình 3D chi tiết của mẫu vật, quan sát rõ cấu trúc xương, cơ và dây thần kinh bên trong mà không cần bất kỳ thao tác dao kéo nào.

Những hình ảnh 3D thu được đã cung cấp manh mối then chốt. Cặp xương sườn đầu tiên của cá rockhead poacher có kích thước lớn bất thường so với cơ thể, mang hình dạng dẹt và linh hoạt, nằm sát cạnh hố sọ nhưng không hề gắn trực tiếp vào đó. Chúng được cố định bởi một hệ thống cơ và gân cực kỳ phát triển.

Daniel Geldof nhận xét: "Khi phóng đại lên, bạn sẽ thấy bên trong chiếc lỗ đầu kỳ quái ấy chứa rất nhiều cấu trúc nhỏ. Có các thanh và gai xương li ti hướng vào trong. Về cơ bản, loài cá này dường như đã tích hợp sẵn một nhạc cụ gõ ngay trong phần đầu của mình".

Cơ chế vận hành của “nhạc cụ” này vô cùng đặc biệt: khi cá rung các xương sườn chuyên biệt, chúng sẽ va đập vào phần bát xương cứng của hố sọ, tạo ra những âm thanh vo vo hoặc các xung động trầm. Geldof kể lại trải nghiệm: "Nếu bạn giữ một con cá này dưới nước, nó thường tỏ ra khó chịu và bắt đầu 'trò chuyện'. Cảm giác y hệt như đang cầm một chiếc điện thoại di động đang rung".

Vì sao một loài cá lại cần mang theo một chiếc trống trong đầu? Câu trả lời xuất phát từ môi trường sống đầy tiếng ồn của chúng. Các vùng nước ven bờ luôn ngập tràn âm thanh của sóng vỗ, đá va và tiếng vọng hỗn loạn. Trong bối cảnh mà các nhà khoa học ví như một "hộp đêm" này, giao tiếp bằng âm thanh qua nước trở nên vô cùng khó khăn và kém hiệu quả.

Bởi vậy, cá rockhead poacher có thể đã chọn một chiến lược khác: truyền tín hiệu qua chất rắn. Bằng cách áp đầu xuống đáy biển và “đánh trống”, chúng phát đi các rung động địa chấn lan truyền qua nền đá. Sóng âm truyền trong chất rắn nhanh và hiệu quả hơn nhiều so với trong nước, giúp thông điệp đi xa mà không bị tiếng sóng biển át đi.

Không chỉ dùng để phát tín hiệu, các bản quét micro-CT còn cho thấy hố sọ này mang nhiều chức năng khác. Một nhánh của dây thần kinh đường bên – hệ thống cảm nhận áp suất của cá – chạy thẳng vào khoang này. Những gai xương nhỏ bên trong có thể hỗ trợ cá nhận biết sự thay đổi của dòng nước, từ đó phát hiện sớm kẻ săn mồi hoặc con mồi đang tiếp cận.

Mặc dù đến nay vẫn chưa ghi nhận được bất kỳ bản thu âm nào về tiếng “trống” của loài cá này ngoài tự nhiên, phát hiện trên đã mở ra một hướng nghiên cứu hoàn toàn mới về hành vi giao tiếp của sinh vật biển. Việc tìm hiểu cách tự nhiên giải bài toán truyền tin trong môi trường đầy nhiễu động có thể đem lại nhiều bài học giá trị cho các kỹ sư khi phát triển hệ thống liên lạc dưới nước của con người trong tương lai.