Khám phá giật mình về loài nấm kí sinh biến kiến thành xác sống

Kiến thợ mộc – carpenter ant của rừng mưa nhiệt đới Brazil có một cuộc đời không mấy êm đềm. Ngoài việc lo thực phẩm, chỗ ở, chống chọi kẻ thù, chúng còn phải đối mặt với một thứ kinh hoàng hơn – đó là nấm.

Khi một con kiếm bị "nhiễm" nấm, nó sẽ biến thành một con kiến xác sống, không còn điều khiển được hành động của mình nữa. Sinh vật này sẽ khiến con kiến rời tổ ấm của mình, tiến vào rừng sâu, tìm một chỗ thích hợp để nấm sinh sôi. Sau khi con kiến xác sống này nằm lại dưới một chiếc lá, nó sẽ dùng răng cắn chặt vào cái lá ấy và để cố định cơ thể. Đó là hành động cuối đời của con kiến này.

Khi một con kiếm bị "nhiễm" nấm, nó sẽ biến thành một con kiến xác sống.

Sau đó, nấm sẽ bắt đầu phát triển bên trong cơ thể con kiến. Theo thời gian, nấm sẽ đâm xuyên qua cơ thể kiến, phóng ra môi trường các bào tử nấm. Toàn bộ quá trình này có thể diễn ra tối đa là 10 ngày. 10 ngày khốn khổ cho con kiến kia.

"Chúng tôi nhận thấy rằng tỉ lệ tế bào trong vật chủ đa số là tế bào nấm" nhà nghiên cứu David Hughes nói. "Về cơ bản, thì những con vật bị nấm điều khiển này chính là nấm đội lốt kiến".

Chúng ta đã biết về sự tồn tại của loài nấm và kiến xác sống này một thời gian rồi, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ cách thức loài nấm này – O. unilateralis - tiến hành "chiếm quyền điều khiển" não bộ một con kiến như thế nào.

Trước đây, nó vẫn được gọi là "nấm kí sinh não", nhưng nghiên cứu mới được đăng tải cho thấy rằng não bộ của những con kiến bị nhiễm nấm này vẫn còn nguyên vẹn. Nấm O. unilateralis điều khiển cơ thể của con kiến bằng cách tác động lên các bó cơ bắp trên cơ thể nó.

Não bộ của những con kiến bị nhiễm nấm này vẫn còn nguyên vẹn.

Để có được phát hiện này, nhà khoa học đầu tiên phát hiện ra loại nấm xác sống hóa kiến - David Hughes đã quy tập một đội ngũ nghiên cứu đông đảo gồm các nhà côn trùng học, các nhà di truyền học, các nhà khoa học máy tính và các nhà vi trùng học. Mục đích của lần nghiên cứu này là quan sát kĩ hơn tương tác ở mức phân tử của loài nấm với loài kiến trên, ở giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình xác sống hóa: lúc con kiến cố định mình vào chiếc lá cây.

Theo trưởng ban nghiên cứu Maridel Fredericksen, loại nấm này tiết ra một loại chất chuyển hóa mô cơ dặc biệt, điều khiển được tứ chi của con kiến. Tuy nhiên, chưa rõ là loại nấm này kết hợp những biến chuyển này như thế nào để có thể hoàn toàn nắm được quyền kiểm soát con kiến.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đưa loại hai loại nấm kiểm soát vật chủ là O. unilateralis và Beauveria bassiana (có tác dụng yếu hơn, không biến kiến thành một cái xác sống đúng nghĩa). Sự khác biệt giữa hai thử nghiệm sẽ cho họ thấy được những tác động khác nhau, từ đó kết luận xem O. unilateralis có ảnh hưởng như thế nào.

Họ sử dụng kính hiển vi electron để tạo ra mô hình 3D của vật chủ nhiễm bệnh. Do lượng dữ liệu thu được về cực lớn, họ phải sử dụng trí tuệ nhân tạo để phân tích những điểm khác biệt giữa tế bào nấm và tế bào của con kiến. Từ đó chỉ rõ ra được cái xác sống này có bao nhiêu phần trăm nấm, bao nhiêu phần trăm kiến.

Tế bào của loại nấm O. unilateralis sinh sôi trong gần như toàn bộ cơ thể con kiến.

Kết quả thí nghiệm sẽ khiến bạn sợ hãi đây. Tế bào của loại nấm O. unilateralis sinh sôi trong gần như toàn bộ cơ thể con kiến, từ phần đầu xuống ngực, cho tới bụng và chân. Nấm biến thành một mạng lưới tế bào trong cơ thể con kiến, một mạng lưới sinh học điều khiển hoàn toàn khả năng vận động của con kiến đáng thương.

Nhưng đáng ngạc nhiên nhất, nấm không hề động tới não bộ của con kiến như trước đây chúng ta biết.

"Thông thường, ở động vật, hành vi của chúng được điều khiển thông qua các tín hiệu não bộ gửi xuống cơ bắp, nhưng kết quả nghiên cứu lần này lại cho thấy nấm chỉ điều khiển cơ thể của kiến mà thôi", nhà khoa học Hughes giải thích. Như cách một con rối dây bị điều khiển vậy.

Tuy vậy, ta vẫn chưa biết làm thế nào mà nó điều khiển được con kiến tới tìm một chiếc lá nằm trong khu vực nấm dễ sinh sôi. Có thể việc nấm không hề chiếm quyền điều khiển não bộ sẽ vén màn bí mật cho chúng ta. Những nghiên cứu trước đây cho thấy loại nấm này có thể dùng chất hóa học để thay đổi tín hiệu của não, điều này khiến các nhà khoa học tin rằng nấm phải tìm cách giữ cho não bộ của kiến sống cho đến lúc chúng tìm được một cái lá thích hợp và cắn chặt vào đó.

Nấm O. unilateralis không hề làm não bộ kiến tổn thương.

Có thể, nấm vẫn cần tới một phần sức mạnh não bộ của kiến để có thể điều khiển cơ thể kiến một cách hiệu quả. Vẫn cần những nghiên cứu nữa trong tương lai, để ta có thể hoàn toàn hóa giải bí mật này.

Sau nghiên cứu này, chúng ta vẫn có thể kết luận rằng loại nấm O. unilateralis không hề làm não bộ kiến tổn thương mà ngược lại, chúng hầu như còn không chạm tới bộ phận quan trọng này.

Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu còn phát hiện ra rằng nấm cũng có một "đồng hồ sinh học" của riêng mình. Một số gene nấm hoạt động vào ban ngày, một số khác lại hoạt động vào ban đêm. Đáng chú ý là loại nấm trên luôn kích hoạt gen đặc biệt có trách nhiệm tiết ra protein vào buổi đêm, cho thấy ngoài việc nấm kiểm soát hoàn toàn hành động của kiến, nó còn biết phải làm chính xác vào thời điểm nào.

Thiên nhiên quả thực đáng sợ.