Sinh sống ở các sông hồ thuộc khu vực châu Phi hạ Sahara, cá phổi châu Phi (Protopterus) là một chi gồm các loài cá có đặc điểm sinh học kỳ lạ bậc nhất thế giới.
Những con cá này có kích thước dao động trong khoảng từ 44-200 cm khi trưởng thành. Chúng có thân hình thuôn dài, bề ngoài hơi giống cá chình.
Các vây ngực và vây hậu môn của cá có dạng giống như sợi chỉ, còn vây lưng và vây đuôi thì hợp nhất lại thành một cấu trúc duy nhất. Toàn thân cá có vảy mềm bao phủ. Chúng bơi uốn lượn như cá chình hoặc trườn dưới đáy bằng vây ngực.
Do nhiệt độ tại châu Phi cao quanh năm và mùa khô rất khắc nghiệt, thường kéo dài ít nhất 4-5 tháng khiến sông hồ khô cạn nên để tồn tại cá phổi đã phát triển hệ thống hô hấp vô cùng độc đáo.
Đúng như tên gọi của mình, cá phổi có hệ thống hô hấp tiến hóa cao, lấy oxy thẳng từ không khí giống những động vật trên cạn.
Khi sống trong nước, chúng vẫn thường xuyên ngoi lên bề mặt để lấy không khí. Những cá thể này thậm chí có thể chết đuối nếu sống dưới nước trong thời gian dài.
Khi xuống nước, chúng di chuyển và kiếm ăn như những loài cá khác. Còn vào mùa khô, chúng sẽ đào hố sâu trên lớp bùn non bằng cách ăn bùn qua miệng, thải bùn qua mang. Khi đạt độ sâu cần thiết, chúng ngừng đào và tiết chất nhầy qua miệng làm cứng bùn, tạo ra lớp kén bọc ngoài, chỉ lộ miệng để lấy không khí.
Nếu tình trạng khô hạn kéo dài, cá phổi châu Phi bắt đầu kích hoạt trạng thái ngủ hè. Trong trạng thái này, quá trình trao đổi chất chỉ còn bằng 1/60 mức thông thường.
Cá phổi châu Phi có thể chịu được tình trạng không có nước trong 4 năm. Khi mưa xuống, chúng hồi sinh và tìm đường về nguồn nước để kiếm ăn và sinh sản.
Trong quá trình sinh sản, một hoặc nhiều cá cái đẻ trứng trong hang bùn, cá đực sẽ canh gác ổ trứng. Khi trứng nở, cá con trông giống như nòng nọc với các mang ngoài, khi lớn hơn mới phát triển phổi và bắt đầu hít thở không khí.
Có bốn loài cá phổi châu Phi đã được công nhận, gồm cá phổi cẩm thạch (Protopterus aethiopicus), cá phổi Đông Phi (Protopterus amphibius), cá phổi Tây Phi (Protopterus annectens) và cá phổi đốm châu Phi (Protopterus dolloi). Giữa chúng có một số khác biệt về hình dạng và tập tính.
Từ xa xưa, người dân bản địa châu Phi đã tìm bắt cá phổi bằng cách đào đất hoặc thả lưới để làm thực phẩm. Thịt của chúng có vị nồng và không được nhiều người ưa thích tuy vậy cá phổi vẫn là loại thực phẩm có giá trị trong điều kiện sống khắc nghiệt ở khu vực này.
Ngày nay, cá phổi Tây Phi đã được nhân nuôi trong các trang trại thủy sản và mua bán trên thị trường quốc tế như một loài cá cảnh độc đáo. Trong tự nhiên, số lượng của chúng đang giảm dần do tình trạng đánh bắt không kiểm soát.
Trên thực tế, cá phổi có 3 chi cùng 6 phân loài và được chia theo nơi cư trú, ví như cá phổi châu Phi, cá phổi châu Mỹ và cá phổi Úc.
Từ khả năng sống trong lòng đất một thời gian không cần thức ăn và nước uống, các nhà khoa học đã thực hiện một nghiên cứu về loài cá phổi. Cơ chế đặc biệt của cá phổi khiến các nhà khoa học cảm thấy rất thú vị bởi vì hình thức tạm ngừng hoạt động này có thể nhận rộng đối với cả con người.
Các nhà khoa học đại học Quốc gia Singapore đã so sánh biểu hiện gen khác nhau trong gan của cá phổi châu Phi sau sáu tháng dừng hoạt động đến lúc đặt con cá vào môi trường nước ngọt bình thường. Họ cũng so sánh các biểu hiện gen của ngày đầu tiên sau khi dừng hoạt động đến khi chúng thức dậy để nhận biết sự điều tiết hoạt động của các tế bào khác nhau.
Họ nhận thấy rằng, trong thời gian ngừng hoạt động, các gen liên quan đến chất thải có tính khử độc là gen gia tăng biểu hiện (up-regulated genes), dừng sản xuất các sản phẩm độc hại trong gan. Đồng thời sự biểu hiện của các gen liên quan đến đông máu và chuyển hóa sắt và đồng là các gen giảm biểu hiện (down-regulated gene), các gen này theo các nhà khoa học thì có thể là chiến lược để bảo tồn năng lượng.
Từ kết quả nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tìm ra phương pháp hữu ích trong các trường hợp bệnh nhân nguy cấp như các vết thương do đạn bắn để duy trì thêm thời gian hoạt động trong khi não đã chết. Đồng thời phương pháp này cũng có thể áp dụng cho các phi hành gia khi bay vào không gian với khoảng cách dài.
Minh Hoa (t/h)
