Sên Biển *Costasiella kuroshimae* và Cơ Chế Quang Hợp Qua Kleptoplasty

Đại dương tiếp tục hé lộ những khám phá sinh học đáng chú ý, trong đó có những sinh vật sở hữu đặc điểm thường thấy ở thực vật. Loài sên biển nhỏ bé, *Costasiella kuroshimae*, được mệnh danh là 'cừu lá', là một ví dụ điển hình cho hiện tượng sinh học phi thường này. Sinh vật này nổi tiếng với khả năng thực hiện một dạng quang hợp thông qua quá trình gọi là kleptoplasty, một thuật ngữ có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, trong đó 'kleptes' mang nghĩa là kẻ trộm.

Các nhà khoa học lần đầu tiên xác định loài *Costasiella kuroshimae* gần Đảo Kuroshima của Nhật Bản vào năm 1993. Cơ chế sinh tồn độc đáo này đòi hỏi con sên phải gặm nhấm các loại tảo biển cụ thể, chủ yếu là tảo thuộc chi *Avrainvillea*. Thay vì tiêu hóa hoàn toàn bữa ăn, con sên tách và tích trữ lục lạp—các bào quan có chức năng thu nhận năng lượng của thực vật—vào các mô cơ thể của chính nó. Các lục lạp bị đánh cắp này tiếp tục hoạt động, cho phép sên tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời, biến nó thành một trong số ít loài động vật có khả năng 'sử dụng năng lượng mặt trời'.

Quá trình này không chỉ bổ sung dinh dưỡng mà còn mang lại cho con sên màu xanh lục rực rỡ, giúp nó ngụy trang hiệu quả giữa thảm tảo nơi nó sinh sống. Các cấu trúc giống lá trên lưng chúng, gọi là cerata, không chỉ giúp tăng diện tích bề mặt để trao đổi khí mà còn là nơi lưu trữ các lục lạp bị đánh cắp. Loài sên biển tí hon này, có kích thước dao động từ 5 đến 10 mm, được tìm thấy ở các vùng nước nông nhiệt đới trên khắp châu Á và Tam giác San hô. Khả năng kleptoplasty của *Costasiella kuroshimae* cho phép chúng duy trì hoạt động quang hợp trong một khoảng thời gian nhất định, ngay cả khi không tích cực kiếm ăn, với các lục lạp có thể tồn tại và tạo ra đường trong nhiều ngày, thậm chí nhiều tuần.

Mặc dù quá trình này là một kỳ công sinh học, các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm hiểu liệu các lục lạp có tiết ra sản phẩm quang hợp trực tiếp hay con sên chỉ được hưởng lợi gián tiếp từ sự phân hủy chậm của chúng. Sự hấp thụ lục lạp từ tảo cho phép loài sên này có một nguồn thức ăn dự trữ dinh dưỡng, giúp chúng sống sót trong thời gian dài không có thức ăn. Sự tồn tại của *Costasiella kuroshimae* và khả năng quang hợp của chúng mở ra những cánh cửa nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực sinh học tổng hợp. Các nhà khoa học, như Giáo sư Josh Widhalm tại Đại học Purdue, đang nghiên cứu cơ chế phân tử đằng sau kleptoplasty để tìm kiếm các ứng dụng tiềm năng, bao gồm cả việc chuyển giao khả năng giữ lục lạp cho các sinh vật khác hoặc tế bào nhân tạo.

Việc hiểu rõ cách thức mà các sinh vật đa bào phức tạp như sên biển có thể duy trì các bào quan ngoại lai này có thể mang lại những bước đột phá trong nông nghiệp, dược phẩm và các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu bằng cách thiết kế các tế bào có khả năng hấp thụ CO2 từ khí quyển. Ngoài ra, một số nghiên cứu cho thấy các loài sên biển thuộc bộ Sacoglossa, bao gồm cả loài này, có thể sử dụng các hợp chất hóa học từ tảo để tự bảo vệ khỏi động vật săn mồi. Sự khác biệt giữa *Costasiella kuroshimae* và các loài sên biển quang hợp khác, như *Elysia atroviridis* hoặc *Elysia chlorotica*, nằm ở thời gian duy trì lục lạp và cách chúng tích hợp thông tin di truyền. Trong khi một số loài *Elysia* được cho là có thể tích hợp gen của tảo vào DNA của chúng để sửa chữa lục lạp, *Costasiella kuroshimae* được chứng minh là chỉ có khả năng giữ lục lạp trong thời gian ngắn. Chúng thường được tìm thấy trên các rạn san hô nước nông, nơi chúng đóng vai trò sinh thái quan trọng trong việc kiểm soát sự phát triển của quần thể tảo.