Rắn vua giả rắn san hô: thí nghiệm rắn đất nặn đo bắt chước Bates

Rắn vua đỏ (Lampropeltis elapsoides) là loài rắn vô hại ở đông nam nước Mỹ mang khoang đỏ, đen, vàng giống rắn san hô có nọc độc chết người. Để kiểm tra xem sự giống nhau ấy có thật sự giúp nó sống sót, các nhà sinh học đã đặt hàng nghìn con rắn giả bằng đất nặn vào rừng và đếm vết cắn, vết mổ. Kết quả cho thấy khoang màu chỉ bảo vệ được rắn vua ở nơi có rắn san hô thật, đúng như lý thuyết bắt chước Bates dự đoán.

Hai loài rắn, một bộ khoang

Rắn san hô miền đông (Micrurus fulvius) sống từ Bắc Carolina xuống Florida và dọc bờ vịnh Mexico. Nó thuộc họ Rắn hổ (Elapidae), cùng họ với rắn hổ mang và rắn cạp nong, có nọc độc thần kinh mạnh. Rắn san hô sống kín đáo, phần lớn thời gian chui dưới lá mục và đất xốp, hiếm khi cắn người, nhưng một vết cắn không được chữa trị có thể gây liệt cơ hô hấp.

Rắn vua đỏ nhỏ hơn, thường dưới nửa mét, thuộc họ Rắn nước (Colubridae), hoàn toàn không có nọc. Nó ăn thằn lằn nhỏ và rắn nhỏ khác. Hai loài khác họ, tách nhau từ rất lâu, nhưng cùng mang khoang đỏ, đen, vàng (hoặc trắng) quấn quanh thân. Khác biệt chính nằm ở thứ tự các khoang: ở rắn san hô miền đông, khoang đỏ nằm sát khoang vàng; ở rắn vua đỏ, khoang đỏ nằm sát khoang đen.

Người Mỹ có câu vè để nhớ thứ tự này. Câu vè chỉ đúng với vài loài ở Bắc Mỹ, sai hoàn toàn ở Trung và Nam Mỹ, nơi có hàng chục loài rắn san hô với đủ kiểu sắp xếp khoang. Các nhà nghiên cứu rắn khuyên không nên dựa vào câu vè để quyết định cầm một con rắn lên.

Câu hỏi khó: làm sao chứng minh bắt chước có tác dụng

Nói rằng rắn vua "bắt chước" rắn san hô thì dễ. Chứng minh rằng sự giống nhau đó thật sự giúp rắn vua sống sót lâu hơn lại khó. Không thể theo dõi từng con rắn ngoài tự nhiên xem con nào bị diều hâu bắt. Và còn một câu đố lý thuyết: nếu loài mẫu độc tới mức có thể giết kẻ săn mồi, thì kẻ săn mồi lấy đâu ra cơ hội học để tránh?

Câu đố thứ hai được nhà động vật học người Đức Wolfgang Wickler đặt tên là vấn đề bắt chước Mertens, theo tên nhà nghiên cứu bò sát Robert Mertens. Một giải pháp từng được đề xuất là loài mẫu thật sự không phải rắn san hô chết người, mà là những loài rắn khoang có nọc nhẹ, cắn đau nhưng không giết. Giải pháp khác là kẻ săn mồi không cần học, vì chúng sinh ra đã sợ khoang màu.

Năm 1975: chim mới nở đã né khoang đỏ vàng

Năm 1975, nhà sinh học Susan Smith công bố trên tạp chí Science một thí nghiệm với chim motmot mày lam (Eumomota superciliosa), loài chim Trung Mỹ có ăn cả rắn nhỏ. Bà nuôi chim từ khi mới nở, chưa từng thấy rắn, rồi đưa cho chúng những que gỗ sơn các kiểu hoa văn khác nhau. Chim mổ thoải mái vào những que sơn khoang màu khác, nhưng tránh những que có khoang đỏ và vàng.

Đây là bằng chứng rằng ở ít nhất một số loài chim, sự né khoang màu rắn san hô là bẩm sinh, không cần trả giá bằng một lần bị cắn. Phát hiện này giúp giải quyết một phần vấn đề Mertens: tổ tiên của những con chim ấy đã "học" thay cho chúng qua chọn lọc tự nhiên, vì những con không sợ khoang màu ít để lại con cháu.

Rắn đất nặn: đếm vết cắn ngoài thực địa

Năm 1993, Edmund Brodie III đem kỹ thuật đất nặn vào rừng Costa Rica. Ông làm những con rắn giả từ đất nặn không cứng, sơn khoang giống rắn san hô hoặc sơn màu trơn, đặt trên nền rừng, sau vài ngày thu về soi vết. Đất nặn giữ lại dấu: vết mỏ chim hình chữ V, vết răng thú. Kết quả là chim tránh những con rắn giả có khoang rõ rệt so với rắn giả màu trơn.

Kỹ thuật này trở thành công cụ chuẩn, vì nó rẻ, làm được hàng nghìn mẫu, và đo được thứ khó đo nhất: kẻ săn mồi ngoài tự nhiên thật sự tấn công cái gì.

Thí nghiệm của nhóm Pfennig năm 2001

Lý thuyết bắt chước Bates có một dự đoán then chốt: khoang màu chỉ có lợi ở nơi có loài mẫu. Ở nơi không có rắn san hô, kẻ săn mồi không có lý do gì để sợ khoang đỏ vàng đen, và một con rắn sặc sỡ chỉ dễ bị nhìn thấy hơn.

Năm 2001, David Pfennig, William Harcombe và Karin Pfennig công bố trên Nature một thí nghiệm kiểm tra đúng dự đoán đó. Họ đặt những cặp rắn đất nặn, một con khoang ba màu như rắn vua đỏ và một con màu nâu trơn, dọc một dải địa lý ở miền đông nước Mỹ, từ vùng có rắn san hô sống chung (vùng đồi cát Sandhills ở Bắc Carolina) tới những vùng xa hơn về phía bắc, nơi rắn san hô không sống nhưng rắn vua đỏ vẫn có.

Kết quả khớp hoàn hảo với lý thuyết. Ở vùng có rắn san hô, kẻ săn mồi (dấu răng trên đất nặn cho thấy phần lớn là thú ăn thịt) tấn công rắn nâu nhiều hơn, tránh rắn khoang. Ở vùng không có rắn san hô, chuyện đảo ngược: rắn khoang bị tấn công nhiều hơn, vì nó nổi bật mà không có "uy tín" nào để dựa vào. Nhóm còn thấy mức bảo vệ giảm dần khi rắn san hô thưa đi, đúng với khái niệm chọn lọc phụ thuộc tần số. Bài báo mang tên rất ngắn gọn: bắt chước Bates phụ thuộc tần số.

Vậy vì sao rắn vua ở phía bắc vẫn sặc sỡ?

Nếu khoang màu là bất lợi ở phía bắc, sao rắn vua ở đó không mất khoang? Có vài cách giải thích. Rắn vua sống rất kín, kiếm ăn dưới vỏ cây mục và lá rụng, nên thời gian phơi mình cho kẻ săn mồi thấy không nhiều. Dòng gen từ những quần thể phía nam, nơi khoang màu có lợi, liên tục chảy lên phía bắc. Và một số kẻ săn mồi có thể né khoang màu bẩm sinh, như ở chim motmot, nên bất lợi không lớn như mô hình đơn giản dự đoán. Mức đóng góp của từng yếu tố vẫn còn được nghiên cứu.

Giống tới mức nào thì đủ?

Một câu hỏi tiếp theo mà nhóm Pfennig theo đuổi là độ giống thay đổi thế nào giữa các vùng. Theo các kết quả họ công bố về sau, rắn vua đỏ không giống rắn san hô đều nhau ở mọi nơi; tỉ lệ đỏ và đen trên thân khác nhau theo vùng. Họ đề xuất rằng ở rìa vùng phân bố của rắn san hô, nơi loài mẫu thưa thớt, kẻ săn mồi ít kinh nghiệm và chỉ những bản sao thật giống mới được tha; còn ở nơi rắn san hô dày đặc, kẻ săn mồi sợ cả những con rắn chỉ hơi giống, nên áp lực đòi bản sao hoàn hảo yếu hơn.

Ý tưởng này giúp giải thích một hiện tượng phổ biến trong bắt chước: bản sao không phải lúc nào cũng hoàn hảo, và mức độ hoàn hảo phụ thuộc vào bối cảnh sinh thái chứ không chỉ vào thời gian tiến hoá.

Góc nhìn hôm nay: rắn khoang ở Việt Nam và an toàn

Việt Nam có họ hàng châu Á của rắn san hô thuộc các chi Calliophis và Sinomicrurus, cũng thân nhỏ, sống kín dưới lá mục, nhiều loài có màu sặc sỡ. Việt Nam còn có rắn cạp nia (Bungarus multicinctus), khoang đen trắng, nọc rất độc. Một số loài rắn khuyết vô hại chi Lycodon cũng có khoang đen trắng khá giống cạp nia, và giới nghiên cứu cho rằng đây có thể là một ca bắt chước tương tự, dù chưa được kiểm chứng bằng thí nghiệm như ở Bắc Mỹ.

Điều quan trọng nhất cho người đọc: không ai nên dựa vào màu khoang để đoán rắn có độc hay không. Ngay cả người làm nghề cũng cần nhìn kỹ đầu, vảy và nhiều đặc điểm khác. Gặp rắn thì đứng yên, lùi chậm, không bắt, không đánh. Nếu bị rắn cắn: giữ bình tĩnh, bất động chi bị cắn, tháo nhẫn vòng, gọi cấp cứu 115 hoặc đưa ngay tới cơ sở y tế; không rạch vết cắn, không hút nọc, không đắp lá.

Người muốn đọc thêm có thể tìm bài báo năm 2001 của nhóm Pfennig trên Nature và các bài tổng quan về bắt chước ở rắn. Ở Việt Nam, các trung tâm cứu hộ và một số bảo tàng thiên nhiên có khu trưng bày, giải thích cách nhận biết rắn độc phổ biến.