Tắc kè hoa phóng lưỡi ra dài tới khoảng một đến hai lần chiều dài thân (không tính đuôi), đến con mồi chỉ trong vài phần trăm giây. Sức bật không đến từ cơ co nhanh mà từ những ống mô đàn hồi quấn quanh một xương ở gốc lưỡi, được nén sẵn như lò xo rồi xả ra. Ở loài tắc kè hoa nhỏ Rhampholeon spinosus, Christopher Anderson đo được gia tốc lưỡi khoảng 264 lần trọng trường (công bố năm 2016).
Tắc kè hoa không phải tắc kè
Ở Việt Nam, chữ "tắc kè" quen gọi con tắc kè (Gekko gecko) kêu "tắc kè" trên vách nhà, thuộc họ tắc kè. "Tắc kè hoa" (chameleon) là họ khác hẳn, Chamaeleonidae, sống chủ yếu ở châu Phi và Madagascar, một số ở Nam Âu, Trung Đông và Nam Á. Chúng không phải loài bản địa của Việt Nam; những con ta gặp là vật nuôi nhập về.
Tắc kè hoa nổi tiếng với ba thứ: đổi màu, hai mắt xoay độc lập, và chiếc lưỡi phóng. Bài này nói về thứ ba — và cả đôi mắt, vì phóng lưỡi trúng đích cần nhắm chuẩn.
Nhắm bắn: hai mắt xoay riêng rồi cùng khoá mục tiêu
Mỗi mắt tắc kè hoa nằm trong một chóp da hình nón, xoay được độc lập: một mắt nhìn trước, mắt kia nhìn sau. Nhờ đó nó quan sát gần như quanh mình mà không cần quay đầu — rất có lợi cho loài di chuyển chậm, sống nhờ ngụy trang.
Khi phát hiện con mồi, tắc kè hoa xoay đầu về phía đó và cả hai mắt cùng hướng tới mục tiêu. Các nghiên cứu cho thấy nó ước lượng khoảng cách chủ yếu bằng cách điều tiết nét của từng mắt, tức là xem phải "lấy nét" bao nhiêu để thấy rõ. Ước lượng chuẩn rất quan trọng, vì lưỡi bắn ra phải dừng đúng chỗ.
Chiếc lò xo giấu trong miệng
Gốc lưỡi tắc kè hoa có một xương dài, nhọn gọi là xương lưỡi trong (entoglossal). Quanh xương này là các lớp mô:
- Các ống bao đàn hồi giàu collagen, lồng vào nhau như những chiếc ống lồng của kính viễn vọng.
- Cơ tăng tốc hình vòng bao bên ngoài các ống ấy.
- Cơ kéo lưỡi nằm phía trong, xếp gấp như đàn xếp, để kéo lưỡi về sau khi bắn.
Khi chuẩn bị bắn, cơ tăng tốc co lại từ từ, ép các ống bao đàn hồi bị kéo căng dọc theo xương. Năng lượng được tích như lò xo bị nén. Đến lúc bắn, các ống trượt khỏi đầu nhọn của xương và bung ra lần lượt, đẩy lưỡi phóng về phía trước. Mô hình này được Jurriaan de Groot và Johan van Leeuwen mô tả năm 2004 và được nhiều nghiên cứu sau xác nhận.
Con số đã đo được
| Đại lượng | Giá trị (xấp xỉ) | Nguồn |
|---|---|---|
| Chiều dài lưỡi phóng | Khoảng 1–2 lần chiều dài thân không tính đuôi, tuỳ loài | Nhiều nghiên cứu hình thái |
| Gia tốc đỉnh ở loài nhỏ Rhampholeon spinosus | Khoảng 264 lần trọng trường | Anderson, Scientific Reports, 2016 |
| Công suất tính theo khối lượng cơ | Hơn 14.000 W/kg | Anderson, 2016 |
| Thời gian lưỡi đến con mồi | Vài phần trăm giây | Quay video tốc độ cao |
Một phát hiện đáng chú ý của Anderson: loài càng nhỏ thì lưỡi càng "mạnh" tính theo kích cỡ. Tắc kè hoa tí hon phải phóng lưỡi xa hơn so với thân để bắt đủ mồi, và cơ chế lò xo giúp chúng làm được điều đó.
Lưu ý: con số 14.000 W/kg vượt xa khả năng của bất kỳ cơ bắp nào khi co trực tiếp, và chính điều đó là bằng chứng cho thấy có lò xo đàn hồi tham gia.
Lạnh vẫn bắn nhanh
Bò sát là động vật biến nhiệt: trời lạnh, cơ co chậm hẳn. Năm 2010, Christopher Anderson và Stephen Deban công bố trên PNAS rằng tắc kè hoa phóng lưỡi gần như không bị chậm khi nhiệt độ giảm, trong khi động tác kéo lưỡi về thì chậm đi rõ. Giải thích: phóng lưỡi dựa vào năng lượng đàn hồi đã tích sẵn, mà lò xo ít phụ thuộc nhiệt độ hơn cơ. Nhờ vậy tắc kè hoa vẫn săn được vào sáng sớm se lạnh.
Đầu lưỡi dính như keo
Phóng nhanh chưa đủ; phải giữ được con mồi để kéo về. Đầu lưỡi tắc kè hoa phình to, có thể tạo một hõm nhỏ ôm lấy con mồi, và phủ lớp nước nhầy rất đặc. Năm 2016, Fabian Brau và cộng sự công bố trên Nature Physics rằng chất nhầy này nhớt gấp khoảng 400 lần nước bọt người. Độ nhớt cao giúp lưỡi giữ được con mồi khá nặng so với kích thước — theo tính toán của họ, kể cả con mồi tương đối lớn.
Thí nghiệm hình dung: dây thun và cây bút chì
Cơ chế ống bao trượt khỏi xương lưỡi có thể hình dung bằng đồ vật trong nhà. Lấy một cây bút chì đã vót nhọn và một sợi dây thun vòng nhỏ. Lồng dây thun quanh thân bút, rồi dùng hai ngón tay đẩy và nén nó dần về phía đầu nhọn. Khi dây thun trượt qua chỗ thuôn, nó bật văng ra phía trước rất nhanh — nhanh hơn hẳn tốc độ ngón tay bạn đẩy.
Đó là ý tưởng cốt lõi: lực tác dụng chậm, năng lượng tích vào vật đàn hồi, và hình dạng thuôn nhọn biến lực ép thành cú bật dọc theo trục. Ở tắc kè hoa có hàng chục lớp ống như vậy, bung ra lần lượt. Làm thí nghiệm này hướng ra xa mặt người, không bắn vào mắt.
Lưỡi phóng ở những loài khác
- Kỳ nhông lưỡi phóng (một số loài kỳ giông không phổi ở châu Mỹ): cũng dùng cơ chế đàn hồi, phóng lưỡi rất xa so với kích thước thân.
- Ếch, cóc: lưỡi gắn phía trước, lật ra ngoài, dựa vào quán tính và nước bọt đặc biệt.
- Chim gõ kiến: xương móng dài vòng ra sau hộp sọ, cho phép lưỡi thò rất sâu vào lỗ cây để móc ấu trùng — dài chứ không nhanh.
Tiến hoá đã nhiều lần tìm ra lưỡi phóng ở những nhóm khác nhau, mỗi nhóm một cách. Tắc kè hoa là ví dụ tiêu biểu nhất của lối "lò xo nén sẵn".
Góc nhìn hôm nay: quan sát mà không làm hại
- Nếu có dịp xem tắc kè hoa ở vườn thú hay nhà nuôi bò sát, hãy quan sát mắt: bạn sẽ thấy rõ lúc hai mắt đang đảo riêng bỗng cùng chốt về một hướng — dấu hiệu sắp bắn.
- Nuôi tắc kè hoa không dễ: chúng cần nhiệt độ, độ ẩm, tia UV và thức ăn sống đúng loại; dễ căng thẳng khi bị cầm nắm. Tìm hiểu kỹ và chỉ mua từ nguồn hợp pháp.
- Đừng chọc hay cho tắc kè hoa "bắn" vào ngón tay để xem: con vật bị căng thẳng và có thể tổn thương lưỡi.
- Video tốc độ cao từ các phòng thí nghiệm sinh học cơ học được đăng công khai, xem chậm từng khung để thấy các ống bao bung ra.
Tắc kè hoa cho thấy một điều: con vật chậm chạp nhất trong mắt ta có thể sở hữu một trong những chuyển động nhanh nhất. Chậm khi đi, tức thì khi bắt.
Câu hỏi thường gặp
Lưỡi tắc kè hoa dài bao nhiêu?
Lưỡi tắc kè hoa có thể phóng ra dài khoảng một đến hai lần chiều dài thân không tính đuôi, tuỳ loài. Loài nhỏ thường có lưỡi dài hơn so với kích thước cơ thể.
Tắc kè hoa phóng lưỡi nhanh cỡ nào?
Lưỡi đến con mồi trong vài phần trăm giây. Ở loài nhỏ Rhampholeon spinosus, Anderson đo được gia tốc khoảng 264 lần trọng trường, công bố năm 2016 trên Scientific Reports.
Vì sao lưỡi tắc kè hoa phóng nhanh như vậy?
Vì có các ống bao mô đàn hồi quấn quanh xương lưỡi, được cơ nén từ từ như lò xo rồi bung ra cùng lúc. Năng lượng tích sẵn cho phép tốc độ vượt xa khả năng co trực tiếp của cơ bắp.
Tắc kè hoa có phải tắc kè không?
Không. Tắc kè (Gekko gecko) quen thuộc ở Việt Nam thuộc họ tắc kè, còn tắc kè hoa thuộc họ Chamaeleonidae, sống chủ yếu ở châu Phi và Madagascar. Tắc kè hoa không phải loài bản địa Việt Nam.
Lưỡi tắc kè hoa dính con mồi bằng cách nào?
Đầu lưỡi phình ra ôm lấy con mồi và phủ chất nhầy rất đặc, nhớt gấp khoảng 400 lần nước bọt người theo nghiên cứu năm 2016 trên Nature Physics. Độ nhớt cao giúp giữ chặt con mồi khi kéo về.
