Các nhà khoa học Nhật tìm ra bí ẩn chất lỏng mang tên mèo
Chất lỏng mang tên mèo luôn là một trong những sinh vật bí ẩn đáng yêu, từ những dáng nằm khó hiểu đến khả năng xoay người khi rơi.
Người yêu mèo vẫn hay đùa rằng mèo là "chất lỏng", vì chúng có thể chui lọt vào những chiếc hộp bé xíu, uốn mình qua các khe hẹp và nằm trong những tư thế khó hiểu. Cách nói vui này phần nào phản ánh một đặc điểm của loài mèo là cơ thể chúng cực kỳ linh hoạt.
Sự linh hoạt ấy không chỉ giúp mèo "tan chảy" trong những dáng nằm kỳ lạ, mà còn góp phần vào bí ẩn xoay người giữa không trung và tiếp đất bằng chân khi bị rơi. Khả năng tưởng như bất chấp vật lý này từ lâu đã khiến các nhà khoa học tò mò.
Mới đây, nhóm nghiên cứu từ Đại học Yamaguchi (Nhật Bản), cho rằng bí mật nằm ở cấu trúc cột sống của mèo.
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí The Anatomical Record, phần cột sống ngực của mèo linh hoạt hơn nhiều so với phần cột sống thắt lưng. Sự khác biệt này giúp mèo xoay thân theo trình tự và kiểm soát cơ thể tốt hơn khi rơi.
Bí ẩn chất lỏng mang tên mèo khiến giới khoa học tranh luận hơn một thế kỷ
Khả năng mèo xoay người giữa không trung sau khi rơi và tiếp đất bằng bốn chân đã được tranh luận trong hơn một thế kỷ.
Từ lâu, các nhà khoa học biết rằng mèo có thể tự điều chỉnh cơ thể trước khi chạm đất. Ngay cả khi rơi trong tư thế lưng hướng xuống dưới, chúng vẫn có thể xoay người, đưa chân về phía mặt đất và hấp thụ phần lớn lực va chạm. Điều này phần nào lý giải vì sao mèo thường ít bị thương nghiêm trọng sau những cú rơi.
Hiện tượng này từng được nhà sinh lý học người Pháp Étienne-Jules Marey nghiên cứu từ năm 1894. Tuy nhiên, nghiên cứu mới dựa trên cơ học của nhóm Đại học Yamaguchi đã cung cấp cái nhìn chi tiết hơn về vai trò của từng phần cột sống trong chuyển động đặc biệt này.
Cột sống ngực linh hoạt, cột sống thắt lưng đóng vai trò ổn định
Phản xạ xoay người giữa không trung, hay còn gọi là air-righting reflex, là một cơ chế phức tạp giúp mèo giảm nguy cơ chấn thương khi rơi.
Theo nhóm nghiên cứu, cột sống của mèo không linh hoạt đồng đều. Phần cột sống ngực, tức vùng lưng trên và giữa, có biên độ chuyển động rộng hơn nhiều so với cột sống thắt lưng ở vùng lưng dưới.
Khi chịu lực xoắn dọc trục, cột sống ngực có thể xoay linh hoạt hơn, có vùng chuyển động gần như tự do và ít cần lực hơn. Trong khi đó, cột sống thắt lưng cứng hơn và đóng vai trò như một điểm tựa ổn định.
Nói đơn giản, phần thân trước của mèo xoay trước để đưa đầu và hai chân trước hướng xuống đất. Sau đó, phần thân sau mới xoay theo. Cột sống thắt lưng cứng hơn giúp cơ thể không xoay mất kiểm soát, đồng thời hỗ trợ mèo hoàn tất động tác tiếp đất.
.png)
Các nhà khoa học đã kiểm tra chuyển động này như thế nào?
Để tìm hiểu cơ chế này, nhóm nghiên cứu đã phân tích mẫu cột sống từ 5 chú mèo đã qua đời được hiến tặng sau khám nghiệm thú y.
Các nhà khoa học tách riêng phần cột sống ngực và cột sống thắt lưng, sau đó dùng thiết bị kiểm tra lực xoắn để đánh giá độ linh hoạt, sức chịu lực và khả năng chống lại chuyển động xoay của từng phần.
Mỗi vùng cột sống được cố định và xoay thủ công cho đến khi xuất hiện dấu hiệu mất ổn định hoặc trật khớp. Kết quả cho thấy cột sống ngực linh hoạt hơn đáng kể so với cột sống thắt lưng.
Đặc biệt, cột sống ngực có một vùng trung tính, tức khoảng chuyển động có thể xoay với rất ít lực, trong khi cột sống thắt lưng không ghi nhận vùng tương tự.
Nhóm nghiên cứu cũng dùng camera tốc độ cao để ghi hình 2 con mèo khỏe mạnh khi được thả rơi từ độ cao khoảng 1 mét xuống một tấm đệm mềm. Các điểm đánh dấu được đặt ở vai và hông để theo dõi chuyển động của từng phần cơ thể.
Ngay cả khi được thả trong tư thế lưng hướng xuống dưới, hai con mèo vẫn xoay người và tiếp đất thành công. Các video sau đó được phân tích từng khung hình để xác định thời điểm bắt đầu rơi, thời điểm tiếp đất và trình tự xoay của từng phần cơ thể.
Đúng như giả thuyết, cột sống ngực xoay trước, sau đó cột sống thắt lưng mới xoay theo để hoàn tất quá trình tiếp đất.
Phần thân trước nhẹ hơn cũng giúp mèo xoay dễ hơn
Không chỉ cột sống, cách phân bố khối lượng cơ thể cũng góp phần vào khả năng tiếp đất của mèo.
Theo nhóm nghiên cứu, phần thân trước của mèo, bao gồm đầu, cổ và hai chân trước, chiếm khoảng 26,4% khối lượng cơ thể. Trong khi đó, hai chân sau, phần thân sau và đuôi chiếm khoảng 49,3%.
Vì phần thân trước nhẹ hơn và linh hoạt hơn, nó có thể xoay dễ dàng hơn so với phần thân sau vốn nặng và cứng hơn. Điều này giúp mèo đưa đầu và hai chân trước về đúng hướng trước, rồi mới kéo phần thân sau xoay theo.
Phát hiện này cũng điều chỉnh lại một số cách lý giải trước đây, vốn dựa trên giả định rằng khối lượng cơ thể mèo phân bố đối xứng khi rơi.
Đuôi mèo có giúp chúng tiếp đất bằng chân không?
Một số loài động vật, như sóc, có chiếc đuôi đủ lớn để hỗ trợ xoay người khi rơi. Tuy nhiên, theo nhóm nghiên cứu, đuôi mèo quá nhẹ nên có thể không tạo ra nhiều ảnh hưởng trong quá trình này.
Nói cách khác, khả năng xoay người của mèo chủ yếu đến từ sự phối hợp giữa cột sống linh hoạt, thân trước nhẹ hơn và trình tự xoay thân rất chính xác, thay vì phụ thuộc nhiều vào chiếc đuôi.
Việc những con mèo có bộ lông dày hơn có lợi thế hay không vẫn chưa được xác định.
Phát hiện này có thể giúp ích gì?
Những phát hiện này không chỉ giúp lý giải một khả năng thú vị của loài mèo. Các nhà nghiên cứu cho rằng kết quả có thể hỗ trợ xây dựng mô hình toán học về chuyển động của động vật, giúp bác sĩ thú y hiểu rõ hơn về chấn thương cột sống và thậm chí góp phần phát triển những robot linh hoạt hơn trong tương lai.
Nhóm nghiên cứu cũng cho rằng cần có thêm các nghiên cứu để so sánh đặc điểm cơ học của cột sống giữa các loài, đồng thời hiểu rõ hơn cách cột sống hoạt động ở động vật sống.
