Đặt vấn đề Hải miên tên thường gọi là Bọt biển thuộc ngành động vật thân lỗ (Porifera), là động vật đa bào đơn giản và nguyên thủy nhất. Chúng được cấu tạo bởi một vài loại tế bào sắp xếp theo các lớp khác nhau. Trong nhiều trường hợp, các tế bào này hoạt động độc lập với nhau, thể hiện trên toàn bộ cơ thể như một khối giống nhau (Ruetzler, 2004). Trước đây, hải miên chủ yếu được biết đến với vai trò là một cấu phần trong hệ sinh thái, nhất là hệ sinh thái rạn san hô, nơi sinh cư, trú ngụ của nhiều loài hải sản.
Hải miên còn được biết đến bởi khả năng lọc sạch môi trường nước cũng như một số giá trị sử dụng trực tiếp, đơn giản, chẳng hạn làm miếng khăn tắm, dùng để cầm máu. Từ sau năm 1950, nhờ những tiến bộ kỹ thuật của khoa học hiện đại các nhà khoa học trên thế giới đã phát hiện ra hàng trăm hợp chất mới có thể phục vụ trong y từ hải miên (Faulkner 2000, 2001, 2002). Theo tổng kết các hoạt chất sinh học có nguồn gốc từ biển gần đây, hải miên được xếp đầu danh sách đối với việc phát hiện các hợp chất có hoạt tính sinh học và khả năng ứng dụng trong dược phẩm do sự đa dạng trong các cấu trúc hóa học của chất chuyển hóa có trong hải miên. Nhiều nghiên cứu đã phát hiện ra những hợp chất có hoạt tính sinh học từ hải miên như chất chống oxy hóa, đặc tính kháng viêm, kháng khuẩn, chống lao, chống ung thư, kháng nấm, chống sốt rét, kháng virus và kháng HIV (Mehbub và cộng sự, 2014).
Bên cạnh đó các nghiên cứu về định loài, sắp xếp, chuẩn hóa một cách hệ thống nhất về hải miên cũng dần được hoàn thiện (Hooper et al, 2002). Vùng biển Việt Nam có diện tích biển rộng lớn, trải dài trên nhiều vĩ độ với hệ sinh thái đa dạng, phong phú, tiềm năng nguồn lợi sinh vật biển rất lớn. Hiện nay, nhóm nguồn lợi hải sản cho nhu cầu thực phẩm đã sớm được nghiên cứu phục vụ công tác quản lý, khai thác sử dụng bền vững nguồn lợi. Tuy nhiên nhóm nguồn lợi sinh vật biển có giá trị phi thực phẩm có tiềm năng dược học phục vụ cho y dược còn rất ít được quan tâm, nghiên cứu.
Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học hiện đại càng khảng định giá trị quan trọng của hải miên. Vì vậy việc nghiên cứu, công bố thông tin về nguồn lợi hải miên cho vùng biển Việt Nam là tư liệu mới, quan trọng và có ý nghĩa, là cơ sở khoa học để đánh giá được tiềm năng đa dạng sinh học và nguồn lợi, từ đó xây dựng kế hoạch bảo vệ, khai thác và sử dụng bền vững nguồn lợi hải miên có giá trị dược học trong thời gian tới. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được danh mục thành phần loài thường gặp,cấu trúc quần xã và đặc điểm nguồn lợi hải miên (đa dạng loài, phân bố, trữ lượng nguồn lợi) tại một số khu vực ven biển, ven đảo ở vùng biển Việt Nam. - Xác định được thành phần loài/nhóm loài và nguồn lợi hải miên có tiềm năng làm nguyên liệu phục vụ cho y dược.
Nội dung nghiên cứu Nội dung 1. Nghiên cứu đa dạng thành phần loài hải miên tại 04 khu vực ven biển, ven đảo thuộc vùng biển Việt Nam. - Nghiên cứu đa dạng thành phần loài hải miên - Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc quần xã hải miên - Nghiên cứu xác định nhóm loài ưu thế, chỉ số đa dạng H’ Nội dung 2. Nghiên cứu đặc điểm nguồn lợi hải miên tại 04 khu vực ven biển, ven đảo thuộc vùng biển Việt Nam.
- Nghiên cứu một số đặc điểm phân bố sinh thái nguồn lợi hải miên - Xác định mối tương quan giữa hải miên trong hợp phần nền đáy - Nghiên cứu hiện trạng nguồn lợi và ước tính trữ lượng hải miên Nội dung 3. Nghiên cứu đánh giá nguồn lợi một số nhóm loài hải miên có tiềm năng làm nguyên liệu phục vụ cho y dược. - Các loài hải miên có tiềm năng cho y dược - Tiềm năng nguồn lợi hải miên cho y dược 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Nghiên cứu góp phần cung cấp tư liệu hoàn chỉnh nhất về đa dạng sinh học và nguồn lợi của quần xã hải miên tại một số khu vực ở vùng biển Việt Nam.
- Cung cấp cơ sở khoa học đầy đủ nhất trong việc xác định và đánh giá nguồn lợi hải miên có tiềm năng làm nguyên liệu phục vụ cho y dược. Tóm tắt những đóng góp mới của luận án 2 - Luận án được xem là công trình đầu tiên của Việt Nam nghiên cứu đầy đủ và toàn diện về đa dạng sinh học, nguồn lợi, cấu trúc quần xã, phân bố sinh thái của hải miên tại 04 khu vực nghiên cứu (đảo Cô Tô; Hải Vân-Sơn Chà; Phú Quý; Phú Quốc), trong đó bổ sung 03 loài hải miên mới cho danh mục các loài hải miên biển Việt Nam. - Lần đầu tiên đánh giá được tiềm năng nguồn lợi của 38 loài/nhóm loài hải miên có giá trị dược học, trữ lượng ước tính khoảng 13.824 tấn phân bố tại 04 khu vực nghiên cứu. - Kết quả nghiên cứu là tư liệu mới, cơ sở khoa học quan trọng giúp các nhà quản lý hoạch định kế hoạch khai thác và sử dụng bền vững nguồn lợi trong tương lai.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HẢI MIÊN TRÊN THẾ GIỚI 1. Sơ lược hệ thống phân loại hải miên Cho đến nay, có khoảng hơn 11.000 loài hải miên đã được mô tả chính thức, trong đó khoảng 8.500 loài được coi là hợp lệ, nhưng người ta dự đoán số loài hải miên thực tế có thể nhiều gấp đôi số được cho là còn tồn tại. Các loài hải miên hiện nay được chia thành bốn lớp riêng biệt, tương ứng với 25 bộ, 128 họ và 680 chi (Van Soest et al, 2012).
Hệ thống phân loại của hải miên được quy định như sau : Giới: Động vật Ngành: Thân lỗ (Grant in Todd, 1836) Lớp: Calcarea, Demospongea, Hexactinellida, Homoscleromorpha Trong đó, lớp Demospongiae chiếm 83% tổng số loài, lớp Calcarea và Hexactinellida cùng chiếm 8%, còn lại 1% thuộc về lớp Homoscleromorpha (Van Soest et al, 2012). Lớp Demospongiae (hải miên mềm) là lớp lớn nhất và đa dạng nhất của hải miên với khoảng 7.000 loài được biết đến và ước tính có thể còn nhiều loài chưa được mô tả. Trong nghiên cứu của Lim Swee Cheng (2008) về các loài hải miên ở Singapore đã chỉ ra rằng hầu như 200 loài hải miên được biết ở Singapore đều thuộc lớp Demospongiae. Lớp Demospongiae bao gồm các nhóm loài với cấu trúc cơ thể như: có các tế bào rời rạc và biểu bì, có trục gai đơn hoặc trục gai 4 bằng sợi silic, hoặc có khung sợi hữu cơ hoặc collagen dạng sợi bao phủ toàn bộ (Maldonado M.
Trong cơ thể hải miên thuộc lớp này, các hạt xốp silic được chia thành các megascleres giúp tăng cường bộ khung của hải miên. Các vi sợi thường phổ biến hơn ở các vùng bên ngoài và thường bao quanh các kênh chứa nước. Lớp này được chia thành các nhóm chính bao gồm ba bộ sở hữu các spicules tetraxonic (Spirophorida, Astrophorida và một phần của bộ Lithistida), ba bộ không có các spicules còn gọi là bọt biển sừng hoặc bọt biển (Dictyoceratida, Dendroceratida và Verongida), một bộ lớn dựa trên sự sở hữu các microcleres 'chelae' (bộ Poecilosclerida) và một bộ lớn duy nhất dựa trên việc sở hữu các bộ xương được xây dựng theo sự sắp xếp đan xen của các nốt gai đơn giản được gọi là 'oxeas' và 'Strongyles' (bộ Haplosclerida). Ngoài ra, còn một số bộ: Bộ Hadromerida, 4 Halichondrida, Agelasida, Chondrosida và Halisarcida).
Với việc ứng dụng các kỹ thuật phân tử hỗ trợ nghiên cứu, hệ thống phân loại hải miên lớp Demospongiae hiện đang được cập nhật cho phù hợp với những phát hiện mới trong quá trình nghiên cứu (Boury- Esnault N. Theo nghiên cứu mới nhất của Tse-Lynn Loh and Joseph R. Pawlik (2014) đã đưa ra được 10 loài phổ biến với trữ lượng lớn ở vùng biển Caribbean và đều nằm trong lớp Demospongiae như loài Aplysina cauliformis, Xestospongia muta, Niphates erecta, Amphimedon compressa, Iotrochota birotulata, Aplysina fulva, Mycale laevis, Cliona caribbaea, Svenzea zeai, Aiolochroia crassa. Lớp Calcarea, còn được gọi là Calcispongiae (hải miên đá vôi) với 5 bộ, 24 họ.
Chúng có cấu trúc cơ thể là các tế bào rời rạc, có các gai đá vôi hoặc có sợi keo (collagen) bao phủ toàn bộ. Chúng có bộ xương khoáng được cấu tạo hoàn toàn từ canxi cacbonat, bao gồm diactine, triactine, tetractine hoặc nhiều gai. Cấu trúc cơ thể của chúng thường rất mỏng manh với các ống mỏng liên kết lại hoặc có thể có hình bầu dục. Phần lớn các loài thuộc lớp này có màu trắng hoặc kem, một số loài có màu đỏ, vàng hoặc hồng (Manuel M.
Hải miên đá vôi có kích thước tương đối nhỏ, thông thường khoảng vài mm đến vài cm. Một số có thể đạt tới hơn 50 cm chiều dài. Cho đến nay, cùng với các kỹ thuật sinh học phân tử đã ghi nhận mô tả chính thức được khoảng 680 loài và chiếm khoảng 8% tổng số loài hải miên hiện đã được mô tả. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, vẫn còn có nhiều hạn chế trong đánh giá sự đa dạng loài của lớp Calcarea trong các hệ sinh thái biển, đặc biệt là hệ sinh thái biển sâu (Wörheide G.
Lớp Hexactinellida (hải miên silic) là lớp tương đối đa dạng về thành phần loài, bao gồm các nhóm loài với các dạng cấu trúc cơ thể có lớp tế bào vành đai đơn hỗn hợp, các tế bào rời rạc, sợi silic và sợi keo (collagen) bao phủ toàn bộ. Chúng là thành viên quan trọng của các loài động vật đáy, đặc biệt là ở độ sâu khoảng 50m. Đa số chúng phân bố ở vùng nước sâu (200 đến trên 6.000m), một số bắt gặp ở vùng nước nông hơn như trong các hang động ở Địa Trung Hải hay ngoài khơi bờ biển British Columbia. Nhiều nhà sinh học cho rằng hải miên silic nước sâu là những sinh vật sống lâu nhất (Vacelet J.
Hexactinellida có nhiều hình dạng cơ thể (hình túi, hình bình, hình 5 lưỡi kiếm, cấu tạo bởi các ống phân nhánh. Một đặc điểm phân biệt hải miên silic là chúng có 6 cành gai silic, thường có đầu rất dài. Chúng có sự khác biệt rõ ràng với các nhóm bọt biển khác ở chỗ các mô mềm của chúng phần lớn là hợp bào, các spicules silice của chúng có đối xứng triaxonic, có sợi keo (collagen) bao phủ toàn bộ; chúng là loài ăn vi khuẩn (Leys S. Lớp Hexactinellida đến nay có khoảng 600 loài còn tồn tại được mô tả.