Động vật thân mềm là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa Động vật thân mềm

Động vật thân mềm (Mollusca) là một ngành động vật không xương sống đa dạng, cơ thể thường mềm mại, không phân đốt, có thể có hoặc không có vỏ calci hóa bao bọc. Kích thước và hình thái biến đổi lớn giữa các loài, từ những loài nhỏ vài milimet đến những loài mực khổng lồ dài hàng mét. Đặc trưng chung là cơ thể chia thành ba vùng chính: đầu, chân và bao manto, kèm theo một khoang mạch máu mở.

Phần chân (foot) chủ yếu đóng vai trò di chuyển hoặc bám ngửa bề mặt; bao manto (mantle) tiết ra vỏ và tạo khoang mạch máu; và phần nội tạng (visceral mass) chứa hệ tiêu hóa, sinh dục, hô hấp. Động vật thân mềm chiếm ưu thế trong cả môi trường biển, nước ngọt và trên cạn, với hơn 85.000 loài đã được mô tả—chiếm khoảng 23% tổng số loài động vật không xương sống đã biết.

Phân loại và phân nhóm

Ngành Mollusca được chia làm nhiều lớp (class) chính, mỗi lớp có đặc điểm và đa dạng loài khác nhau. Gastropoda (ốc sên, ốc biển) là lớp đông nhất, chiếm gần 80% số loài thân mềm, với hình thức xoắn vỏ đặc trưng và đa dạng hành vi ăn mòn, ăn thực vật hoặc săn mồi.

Bivalvia (trai, sò, nghêu) có hai mảnh vỏ đối xứng bản lề, thích nghi cho lối sống lọc thức ăn và sống bán chìm dưới cát hoặc bám vào đá. Cephalopoda (mực, bạch tuộc, nautilus) nổi bật về trí thông minh, hệ thần kinh phát triển và khả năng bơi nhanh nhờ phun nước.

• Gastropoda: vỏ xoắn, radula mài nhuyễn thức ăn.
• Bivalvia: hai mảnh vỏ, không có radula, lọc thức ăn.
• Cephalopoda: chân biến đổi thành tua, mắt phát triển, một số có vỏ nội tại hoặc mất vỏ.
• Scaphopoda & Polyplacophora: nghệ tẩu và bạch cầu nhiều phiến, ít loài nhưng có vai trò hệ sinh thái quan trọng.

Mối quan hệ tiến hóa giữa các lớp được xây dựng dựa trên dữ liệu hình thái và phân tử, xếp ngành Mollusca trong siêu ngữ hệ Lophotrochozoa, chị em với ngành Annelida (giun đốt).

Giải phẫu và cấu trúc cơ bản

Cấu trúc cơ thể thân mềm điển hình bao gồm ba phần chính: chân, bao manto và nội tạng. Phần chân có khả năng co giãn linh hoạt, sử dụng trong việc bơi hoặc bám dính. Ở Gastropoda, chân hình bản lớn, vận động bằng mô cơ sóng; ở Cephalopoda, chuyển thành tua dài, hỗ trợ di chuyển nhanh và săn mồi.

Bao manto (mantle) là lớp mô mềm bao bọc nội tạng, tiết vỏ calci hoặc chitin, đồng thời tạo khoang mạch máu và khoang phổi (mang) để trao đổi khí. Hệ hô hấp chủ yếu qua mang ở loài nước, qua da mỏng hoặc phổi đơn (pulmonary sac) ở ốc trên cạn.

Bộ phận	Chức năng	Ví dụ
Chân (foot)	Di chuyển, bám dính	Ốc sên, mực
Bao manto (mantle)	Tiết vỏ, tạo khoang hô hấp	Sò, trai
Radula	Nghiền thức ăn	Gastropoda
Hệ tuần hoàn	Vận chuyển dinh dưỡng, khí	Hầu hết Mollusca

Nội tạng (visceral mass) chứa hệ tiêu hóa, gan, tuyến nội tiết và cơ quan sinh sản. Radula là cấu trúc giống lưỡi như răng, hiện diện ở đa số Gastropoda, giúp cạo, mài thức ăn trước khi đưa vào dạ dày.

Sinh lý và sinh hóa

Hô hấp ở động vật thân mềm đa dạng: sử dụng mang (gills) ở loài nước, phổi đơn (pulmonate sac) hoặc trao đổi khí qua da ở loài cạn. Mang có diện tích bề mặt lớn, mạch máu phong phú, phù hợp cho hấp thụ O₂ và thải CO₂.

Quá trình tiêu hóa bắt đầu từ miệng, thực quản, sau đó đến dạ dày và ruột. Radula nghiền thức ăn thành mảnh nhỏ; gan tiết dịch tiêu hóa chứa enzyme phân hủy protein, lipid và carbohydrate trước khi hấp thu vào hệ tuần hoàn mở.

• Trao đổi khí: O₂ khuếch tán qua mang hoặc da, CO₂ thải ra môi trường.
• Tuần hoàn: máu chứa hemocyanin trong khoang mạch máu mở, trừ Cephalopoda có hệ tuần hoàn bán kín để đáp ứng nhu cầu trao đổi khí cao khi bơi nhanh.
• Thải chất thải: qua cầu thận (nephridia) hoặc qua nang metanephridia đơn vị.

Sinh sản thường phân tính, một số Gastropoda lưỡng tính, có thể tự thụ tinh hoặc trao đổi giao tử. Chu kỳ sinh dục và phát triển phức tạp, với giai đoạn ấu trùng tự do (trochophore, veliger) hoặc phát triển trực tiếp tuỳ loài.

Sinh thái và phân bố

Động vật thân mềm phân bố rộng khắp các môi trường biển, nước ngọt và trên cạn, từ vùng nhiệt đới đến các vùng ôn đới và cực. Trong hệ sinh thái biển, Gastropoda và Bivalvia đảm nhiệm vai trò lọc thức ăn và tái chế chất hữu cơ, giữ cân bằng dinh dưỡng trong chuỗi thức ăn.

Nhiều loài ốc biển sinh sống trên đáy cát, đầm phá, rạn san hô, trong khi ốc sên đất và các loài pulmonate thích nghi với môi trường đất ẩm và rừng nhiệt đới. Độ phong phú loài (species richness) thường cao nhất ở vùng ven bờ, giảm dần về phía biển sâu và vĩ độ cao (WoRMS).

Môi trường	Đặc trưng	Ví dụ loài
Ven bờ	Độ mặn ổn định, cấu trúc đáy đa dạng	Ốc biển (Littorina spp.)
Đầm phá – rạn san hô	Nhiều thức ăn hữu cơ, độ pH biến động	Sò (Pinctada spp.)
Nước ngọt	Mạch nước ngầm, sông suối	Ốc tai tượng (Pomacea canaliculata)
Đất ẩm – rừng	Độ ẩm cao, nhiệt độ biến động	Ốc sên đất (Achatina fulica)

Sinh sản và vòng đời

Hầu hết động vật thân mềm phân tính, giao phối hữu tính. Một số Gastropoda lưỡng tính (hermaphrodite), có thể tự thụ tinh hoặc trao đổi giao tử giữa hai cá thể để tăng cơ hội sinh sản.

Trứng được bao bọc trong các túi nhớt hoặc màng gelatin, rải rác trên đáy nước hoặc bề mặt cạn. Ấu trùng trochophore và veliger phát triển tự do trong nước, di chuyển nhờ roi và phát triển thành dạng trưởng thành qua quá trình biến thái (ScienceDirect).

• Trochophore: giai đoạn đầu, hình cầu, có roi quanh miệng.
• Veliger: hình dạng mảnh vỏ sơ khai, có chân và màng bơi.
• Trưởng thành: hình thái hoàn chỉnh, bắt đầu sinh sản sau vài tháng đến vài năm tùy loài.

Lịch sử tiến hóa và mối quan hệ filogen

Hóa thạch đầu tiên của Mollusca xuất hiện từ kỳ Cambri khoảng 540 triệu năm trước, thể hiện qua vỏ đơn giản ở Monoplacophora. Sự bùng nổ bộc phát kỷ Cambri giúp ngành thân mềm phát triển đa dạng về hình thái và hệ sinh thái.

Phân tích phân tử dựa trên gene 18S rRNA, COI và Hox cho thấy Mollusca thuộc siêu ngữ hệ Lophotrochozoa, chị em với Annelida. Các lớp chính Gastropoda, Bivalvia và Cephalopoda hình thành sớm, với Cephalopoda phát triển hệ thần kinh phức tạp và khả năng học tập cao (Mol. Biol. Evol.).

Ý nghĩa kinh tế và y sinh

Thân mềm là nguồn thực phẩm quan trọng, cung cấp protein và khoáng chất cho con người. Trai, sò, hàu và một số ốc biển được nuôi cấy quy mô lớn, đóng góp hàng triệu tấn sản lượng hải sản mỗi năm (FAO).

Ngọc trai hình thành trong vỏ trai biển (Pinctada spp.) là mặt hàng trang sức cao cấp. Ngoài ra, các peptide sinh học chiết xuất từ mực và bạch tuộc đang được nghiên cứu như chất giảm đau, chống viêm và kháng khuẩn (NCBI PMC).

• Nuôi cấy thủy sản: tăng trưởng nhanh, dễ chế biến.
• Ngành trang sức: ngọc trai cao cấp, vỏ chế tác mỹ nghệ.
• Dược phẩm: peptide và polysaccharide từ manto và cơ phẳng.

Conservation và đe dọa

Khai thác quá mức để đáp ứng nhu cầu thực phẩm và ngọc trai, cùng với phá hủy môi trường sống ven bờ, đe dọa nhiều loài có giá trị kinh tế cao. Loài ốc sên đất xâm lấn (Pomacea canaliculata) cũng gây hậu quả nghiêm trọng cho hệ sinh thái nội địa.

• IUCN xếp hạng nhiều loài trai và ốc biển có nguy cơ cao (IUCN Red List).
• Chương trình nuôi cấy bảo tồn và vùng bảo vệ biển giúp duy trì quần thể tự nhiên.
• Quản lý khai thác bền vững theo khuyến nghị FAO và chính sách quốc gia.

Tài liệu tham khảo

1. Ruppert, E.E., Fox, R.S., Barnes, R.D. “Invertebrate Zoology: A Functional Evolutionary Approach.” Brooks Cole, 2004.
2. Bouchet, P., Rocroi, J.-P. “Classification and Nomenclator of Gastropod Families.” Malacologia. 2005;47(1–2):1–397. doi:10.4002/1.294.1
3. MolluscaBase eds. “MolluscaBase.” World Register of Marine Species. Truy cập tại WoRMS.
4. Integrated Taxonomic Information System. “Mollusca.” Truy cập tại ITIS.
5. Ponder, W.F., Lindberg, D.R. “Phylogeny and Evolution of the Mollusca.” University of California Press, 2008.
6. Food and Agriculture Organization (FAO). “The State of World Fisheries and Aquaculture 2022.” Rome, 2022.
7. IUCN. “The IUCN Red List of Threatened Species.” Truy cập tại iucnredlist.org.
8. Oliver, A.P.H. “Marine Gastropods of the World.” Cobb Litho, 2013.
9. NCBI PMC. “Bioactive Peptides from Cephalopods.” PMC6571875.