Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ tư, 15/09/2010 18:54 (GMT+7)

Khả năng phát sáng của sinh vật biển

Sự tình cờ có giá trị

Năm 1927, trong lúc dạo bộ trên bờ biển ở vịnh Torbay (Anh), ông Phillips tình cờ đã phát hiện những con hải quỳ trong các vũng nước triều đọng lại phát ra ánh sáng xanh khi được rọi đèn pin đã được lọc bỏ các ánh sáng nhìn thấy (chỉ truyền ánh sáng cực tím – UV). Ông bắt đầu nghiên cứu và đã trở thành học giả đầu tiên công bố các kết quả về hiện lượng lý thú này… Đến những năm 30 của thế kỷ XX, ông Kawaguit, người Nhật đã chú ý đến các sắc tố phát sáng của san hô khi bị kích hoạt bởi ánh sáng UV. Những năm 40, vợ chồng ông Catala đã nuôi thí nghiệm một số loài sinh vật biển có khả năng phát sáng khi bị chiếu ánh sáng UV trong phòng tối. Các kết quả thu được hết sức khả quan. Sự phát sáng của sinh vật biểu trong phòng tối do bị kích thích bởi ánh sáng UV đã tạo ra thế giới màu sắc huyền ảo, vô cùng hấp dẫn. Ông bà Catala đã sáng lập ra Bảo tàng sinh vật biển Noumea (New Calodenia Nam Thái Bình Dương). Bảo tàng này đã nổi danh thế giới với hệ thống trưng bày “Sinh vật biển phát sáng”, huyền ảo và hấp dẫn du khách.

Các loài sinh vật biển phát sáng và phát quang

Cho đến nay, đã phát hiện hơn 507 loài sinh vật biển có khả năng phát sáng khi bị kích hoạt bởi các nguồn sáng. Trong đó, phần lớn các loài san hô, rồi đến loài chân dụng (có hơn 200 loài), chủ yếu là Trochidae, Bullidae, Cypraeidae, Triviidae, Haliodae, Fissurelliadae, nhóm chân đầu như mực Tuộc, Nang, ống… Nhóm động vật thể xoang…

Khác với phát quang sinh học, là đặc tính tự nhiên của một số loài thủy sinh có kích thước nhỏ (từ micromets đến vài centimét), có bản chất liên quan đến các phản ứng sinh hoá lý của chúng, một số loài sinh vật biển có khả năng đặc biệt là phản xạ, phát ra ánh sáng nhìn thấy (bước sóng 450 – 600 nm) khi bị kích hoạt bởi các nguồn sáng không nhìn thấy (có bước sóng nhỏ 450 - nguồn UV hay lớn hơn 600 nm - nguồn hồng ngoại) chiếu vào.

Bước đầu nghiên cứu, Viện Hải dương học Nha Trang đã phát hiện được 18 loài sinh vật ở vịnh Nha Trang có khả năng phát sáng và Viện cũng đã nuôi thử nghiệm thành công 4 loài san hô, phục vụ cho các triển khai ứng dụng ở Việt Nam.

Hiện nay, khoa học hải dương đã xác định và lựa chọn khoảng 10 loài thuộc nhóm san hô, thuỷ tức, hải quỳ… có khả năng phát sáng rất mạnh, ổn định.

Cấu trúc protein - Bản chất của quá trình phát sáng

Vì sao một số loài sinh vật biển lại có khả năng phát sáng khi bị kích hoạt bởi các nguồn sáng khác chiếu vào, đặc biệt là nguồn UV?

Theo các nhà khoa học, hiện tượng phát sáng của các loài thuỷ sinh khi bị kích hoạt bởi các nguồn sáng UV này phụ thuộc vào cấu trúc của các protein. Chính vì các protein của các vi sinh vật biển khác nhau, đặc điểm thích ứng, chịu được tác đọng của các sóng ánh sáng khác nhau đã tạo ra khả năng phát sáng của chúng. Có một số loài sinh vật hay một số cấu trúc sinh học bị huỷ hoại dưới tác dụng của ánh sáng UV. Trái lại, có những loài hay bộ phận sinh học khác lại bền vững, không bị phá huỷ dưới tác dụng của ánh sáng UV. Dựa vào các kết quả nghiên cứu về sự thay đổi của cấu trúc các nguồn sáng, các chuyên gia Nhật Bản đã giải thích vì sao phần lớn các loài san hô ở vùng biển nông có khả năng phát sáng khi bị nguồn UV chiếu vào. San hô đã có quá trình tiến hoá hàng ngàn hoặc triệu năm trong các vùng biển nhiệt đới. Để thích nghi, các sắc tố của san hô có khả năng sàng lọc các loại ánh sáng mặt trời, hấp thụ các ánh sáng UV độc hại, chuyển hoá, phát ra các ánh sáng nhìn thấy được (bước sóng 450 – 600 nm) ít độc hại hơn.

Ở nước biển, khi bị khuấy động do các chuyển động của tàu bè, sự vận động bơi lội… vào ban đêm, chúng ta thấy xuất hiện các vệt sáng phát ra. Đó chính là hiện tượng phát quang sinh học của một số loài đơn bào thuộc Dinoflagellates. Phần lớn hiện tượng phát quang sinh học do sợ “cọ xát cơ học” thường xảy ra trên tầng mặt và tầng sát mặt – trong khoảng trên dưới chục mét. Ngoài ra, khoa học hải dương cũng phát hiện được một số loài sinh vật sống ở những tầng sâu hơn 200 – 1.000m, thậm chí đến 4.000 m có khả năng phát quang. Đó là các loài cá, giáp xác, có kích thước nhỏ, chỉ khoảng vài centimet. Phát sáng sinh học là một trong những đặc trưng thích nghi của chúng trong quá trình tiến hoá. Phát sáng có thể là công cụ kiếm mồi, là công cụ chống trả kẻ thù, là phản ứng “tự vệ” do điều kiện môi trường thay đổi mạnh. Đấy là những đặc trưng mang tính bản chất của các phản ứng sinh hoá, đặc trưng của một số loài thuỷ sinh.

Hiện tượng phát sáng của một số loài sinh vật biển khác (sinh vật biển phát sáng) như san hô, hải quỳ… chỉ xuất hiện khi bị kích hoạt bởi các nguồn sáng, chủ yếu là ánh sáng UV. Nhóm này không có khả năng phát sáng khi bị thay đổi trạng thái sinh lý hay cọ xát cơ học.

Những ứng dụng của sinh vật biển phát sáng

Hiện tượng phát sáng của sinh vật biển khi bị kích hoạt bởi các nguồn sáng không nhìn thấy, đang được nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:

- Phân loại sinh học biển, đặc biệt là phân loại các loài san hô.

- Nghiên cứu lịch sử tiến hoá và quá trình biến đổi khí hậu toàn cầu trong quá khứ, dự báo cho tương lai.

- Nghiên cứu phục vụ cho việc đánh giá, xác định chất lượng môi trường nước, môi trường trầm tích, môi trường sinh học. Đặc biệt là trong nghiên cứu để tạo ra các loài vi sinh chỉ thị độc chất môi trường.

- Nghiên cứu các cấu trúc phân tử động, đặc trưng cho thế giới sinh vật, phục vụ việc xác định nguyên nhân, diễn biến và ngăn ngừa, điều trị các bệnh hiểm nghèo trong y học.

- Khai thác phục vụ kinh doanh, giải trí trong các hệ thống bảo tàng sinh học và hải dương học.

Người ta đã sử dụng công nghệ biến đổi gen để tạo ra nhiều sản phẩm độc đáo như cá phát sáng (Trân Châu đêm), vi sinh vật biến đổi cường độ chiếu sáng khi tiếp xúc với các vi sinh vật gây hại hoặc hoá chất độc gây ung thư… Đó là những “đầu dò” thuộc hệ thống mới trong các thiết bị cảnh báo môi trường, cảnh báo bệnh tật..

Sinh vật biển phát sáng rất phong phú ở vùng biển Việt Nam . Đó là nguồn lợi quý giá, cần nghiên cứu một cách toàn diện, đồng bộ để khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn lợi đặc biệt này.

Xem Thêm

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Thủ tướng Lê Minh Hưng lên đường tham dự Hội nghị cấp cao ASEAN lần thứ 48 tại Philippines
Nhận lời mời của Tổng thống nước Cộng hòa Philippines Ferdinand Romualdez Marcos Jr, Chủ tịch ASEAN năm 2026, ngày 7/5, Thủ tướng Chính phủ nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Lê Minh Hưng dẫn đầu Đoàn đại biểu cấp cao Việt Nam lên đường tham dự Hội nghị cấp cao ASEAN lần thứ 48 tại Cebu, Philippines từ ngày 7 đến 8/5/2026.
Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam: Điểm tựa khoa học công nghệ gắn với chuyển đổi số quốc gia
Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam với gần 40 năm phát triển đang thể hiện rõ vai trò tổ tổ chức xã hội - nghề nghiệp uy tín trong lĩnh vực vô tuyến, điện tử, viễn thông, công nghệ thông tin đồng thời đóng góp thực chất vào tiến trình chuyển đổi số quốc gia theo tinh thần Nghị quyết 57-NQ/TW của Bộ Chính trị.
Đầu tư khoa học công nghệ giải quyết điểm nghẽn của ngành Thủy sản Việt Nam
Phát biểu tại Hội nghị khoa học công nghệ thủy sản và kiểm ngư toàn quốc năm 2026, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Phùng Đức Tiến đã nhấn mạnh sự cần thiết của đổi mới sáng tạo khoa học công nghệ trong giải quyết điểm nghẽn về logistics, môi trường, nâng cao sức cạnh tranh của ngành Thủy sản trong nước.
Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng nhận danh hiệu Giáo sư danh dự Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga
Sáng 30/4/2026, tại Trường Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga (MPEI), TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã vinh dự đón nhận danh hiệu Giáo sư danh dự của MPEI. Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng là công dân đầu tiên của Việt Nam được trao tặng danh hiệu Giáo sư tại MPEI, đứng trong bảng danh dự cùng với các nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới.
51 năm thống nhất đất nước: Khơi thông nguồn lực tri thức trong kỷ nguyên mới
Thông tấn xã Việt Nam giới thiệu bài phỏng vấn với Phó Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) về vai trò của lực lượng trí thức và những giải pháp đột phá để hiện thực hóa khát vọng hùng cường vào năm 2030 và 2045.