Rotifer là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và phân loại

Rotifer (giáp xác bánh xe) là động vật không xương sống kích thước vi mô, thuộc ngành Rotifera, dài từ 50 đến 500 µm. Chúng nổi bật với vòng lông roi (corona) ở phần đầu, tạo ra dòng nước hút thức ăn và di chuyển chủ động trong nước.

Ngành Rotifera chia làm ba lớp chính dựa trên cấu trúc sinh sản và hình thái:

• Monogononta: chiếm đa số, sinh sản xen kẽ hữu tính – vô tính, có trứng ngủ đông (diapause egg).
• Bdelloidea: chỉ sinh sản vô tính (parthenogenesis), khả năng kháng khô cao (anhydrobiosis).
• Seisonidea: sống cộng sinh trên giáp xác biển, sinh sản hữu tính, ít loài.

Rotifer xuất hiện rộng khắp ở môi trường nước ngọt, lợ và nước mặn, là thành phần quan trọng trong cấu trúc cộng đồng vi sinh động vật đáy.

Hình thái và cấu trúc

Cơ thể rotifer gồm ba phần: đầu có corona, thân chứa mastax và hệ tiêu hóa, chân (foot) với tế bào bám. Corona gồm hai vòng lông roi quét đều, dẫn vi sinh vật và chất hữu cơ vào miệng.

Mastax là "má nghiền" đặc trưng, gồm khối răng (trophi) giúp xay nát thức ăn hạt và vi khuẩn. Hệ tiêu hóa hoàn chỉnh từ miệng → thực quản → dạ dày → ruột → hậu môn.

Rotifer có buồng quả tim (pseudocoelom) chứa dịch cơ thể, hệ thần kinh dạng tấm với nơron điều khiển vận động lông roi và phản xạ. Chân cuối có thể kết thúc bằng bít tất keo giúp bám vào bề mặt.

Chu trình sống và phát triển

Vòng đời rotifer khá ngắn, giai đoạn phát triển qua 4–6 lần lột xác từ con non (larva) đến trưởng thành trong 1–3 tuần. Chu trình thường bắt đầu từ trứng:

1. Trứng: nở thành con non trong 1–2 ngày.
2. Con non: lột xác 3–5 lần, phát triển nhanh khi nhiệt độ và thức ăn thuận lợi.
3. Trưởng thành: đạt khả năng sinh sản sau vài ngày, chu kỳ sinh sản cao.

Monogononta sản sinh trứng vô tính (amictic egg) liên tục, khi điều kiện bất lợi tạo trứng hữu tính (mictic egg) ngủ đông. Bdelloidea chỉ sinh sản vô tính, tạo phôi con non trực tiếp không cần trứng ngủ đông.

Phân bố và môi trường sống

Rotifer phân bố rộng khắp từ ao hồ, đầm phá đến vùng ven bờ biển. Môi trường ưa thích là nước ngọt, pH 6–8, nhiệt độ 10–30 °C, độ dinh dưỡng trung bình đến cao.

Bdelloidea nổi bật khả năng chịu khô: khi nước cạn, chúng co mình vào trạng thái anhydrobiotic, sống sót đến hàng tháng và tái hoạt động khi có nước.

Seisonidea sống cộng sinh trên giáp xác biển (Triops, Artemia), gắn kết vĩnh viễn vào vật chủ. Monogononta thường sống tự do, tập trung ở lớp nước trên cùng, nơi giàu vi sinh vật và ánh sáng.

Ăn uống và dinh dưỡng

Rotifer chủ yếu ăn vi tảo (microalgae), vi khuẩn và chất keo hữu cơ (detritus) chứa trong kích thước hạt 1–50 µm. Corona tạo dòng nước cuốn mồi về phía mastax, nơi thức ăn bị nghiền nát bởi trophi trước khi đi vào ống tiêu hóa.

Nguồn thức ăn tự nhiên như tảo Chlorella, Nannochloropsis, vi khuẩn lam và mảnh vụn hữu cơ trong nước hồ cung cấp đầy đủ protein, lipid và carbohydrate. Tốc độ lọc thức ăn (ingestion rate) của rotifer đạt 0,1–0,5 µg C/ngày, phụ thuộc mật độ mồi và kích thước corona.

Trong nuôi cấy phòng thí nghiệm, rotifer thường được “enrich” bằng bổ sung dầu tảo chứa axit béo không no dài chuỗi (LC–PUFA) như DHA, EPA để nâng cao giá trị dinh dưỡng cho ấu trùng thủy sản. Tỷ lệ lipid trong cơ thể rotifer sau enrich có thể tăng từ 5 % lên 15 % khối lượng.

• Ingestion rate: 0,1–0,5 µg C/ngày (Fontaneto 2019).
• DHA/EPA: tăng 3–5 lần sau 24 giờ enrich.
• Thực phẩm mồi: hỗn hợp tảo và vi khuẩn cải thiện tốc độ sinh sản.

Sinh sản và di truyền

Monogononta sinh sản đảo phiên: giai đoạn amictic egg (vô tính) sinh ra cá non giống mẹ, khi điều kiện bất lợi chuyển sang mictic egg (hữu tính) tạo trứng ngủ đông (diapause egg) chịu khô và lạnh. Trứng ngủ đông có thể tồn tại hàng tháng đến hàng năm trước khi nở.

Bdelloidea không có giai đoạn hữu tính, chỉ sinh sản parthenogenesis suốt vòng đời, dẫn đến đa dạng di truyền thấp nhưng khả năng anhydrobiosis cao. Khi môi trường cạn nước, rotifer bdelloid co mình thành thể khô, phục hồi hoạt động trong vài giờ sau khi ngập nước.

Seisonidea sinh sản hữu tính, sống cộng sinh trên giáp xác biển, ít lột xác và có chu kỳ sống dài hơn Monogononta. Đặc điểm di truyền của Seisonidea giúp nghiên cứu sự tương tác ký sinh – cộng sinh và tiến hóa quan hệ chủ – khách.

Kỹ thuật nuôi cấy và phân tích

Nuôi rotifer trong phòng thí nghiệm thường dùng bể 1–5 L, mật độ ban đầu 5–10 cá/mL. Nhiệt độ duy trì 20–25 °C, pH 7–8, sục khí nhẹ và khuấy đều giúp phân tán thức ăn.

Mật độ rotifer tăng gấp đôi sau 24–36 giờ với thức ăn dồi dào. Mật độ tối ưu để duy trì ổn định là 100–200 cá/mL, tránh quá tải dẫn đến giảm oxy và gia tăng chất thải.

Phân tích mật độ và tốc độ sinh sản qua buồng đếm Neubauer và ảnh hiển vi. Thành phần loài trong cộng đồng rotifer có thể xác định bằng DNA barcoding (COI gene) để đánh giá đa dạng sinh học.

• Điều kiện nuôi: 20–25 °C, pH 7–8, 12 h sáng/12 h tối.
• Mật độ tối ưu: 100–200 cá/mL.
• Phân tích di truyền: COI barcoding (Ricci 2005).

Ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản

Rotifer là thức ăn đầu tiên cho ương ấu trùng tôm, cá biển và nhuyễn thể vì kích thước phù hợp và giá trị dinh dưỡng cao. Tỷ lệ sống ấu trùng tăng 20–50 % khi cho ăn rotifer giàu LC–PUFA.

Quy trình nuôi ấu trùng tôm thường cho ăn rotifer từ ngày 1 đến ngày 15, sau đó chuyển sang Artemia và thức ăn tinh. Rotifer đóng vai trò cầu nối dinh dưỡng, bổ sung vi sinh vật và kích thích chế độ ăn tự nhiên.

Hệ thống RAS (Recirculating Aquaculture System) kết hợp nuôi rotifer và ấu trùng giúp giảm ô nhiễm chất thải và tăng hiệu quả sử dụng nước. Rotifer tiêu thụ amoniac và NO₂, cải thiện chất lượng nước cho ấu trùng.

Vai trò sinh thái và đánh giá chất lượng nước

Rotifer là chỉ thị sinh thái nhạy với ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng. Mật độ rotifer giảm khi BOD hoặc COD tăng cao, giúp đánh giá nhanh chất lượng nước (OECD 2011).

Thuốc thử Rotoxkit (Daphnia magna) và Rotifer Toxicity Test (Brachionus calyciflorus) dùng rotifer đánh giá độc tính nước thải, hóa chất và chất tẩy rửa. Thời gian thử nghiệm ngắn 24–48 giờ, cho kết quả EC₅₀ rõ ràng.

• BOD/COD: rotifer giảm mật độ > 50 % khi BOD > 10 mg/L.
• EC₅₀: xác định nồng độ độc tính 24 h và 48 h.
• Bioindicator: phản hồi nhanh, dễ nuôi và chuẩn hóa.

Tài liệu tham khảo

1. Wallace, R. L. & Snell, T. W., Rotifera: Biology, Ecology and Systematics, Springer, 2020.
2. Fontaneto, D. (ed.), Rotifera IX, Springer, 2019.
3. Ricci, C., “Bdelloid Rotifers: Still Wonderful After 350 Years of Study,” BioEssays, vol. 27, 2005.
4. FAO, “Rotifers in Aquaculture,” fao.org, 2011.
5. OECD, “Guidelines for the Testing of Chemicals: Rotifer Acute Toxicity Test,” 2011.