Một Sinh Vật Ký Sinh Giết Chết Đàn Kiến - Một Cách Tuyệt Vời

Trong khi nhân loại đã trải qua hai năm chịu đựng do đại dịch Covid-19, tại Texas đã xuất hiện một đợt bùng phát đặc biệt đang tàn phá đàn kiến tawny crazy. (Đúng vậy, đó là tên thật của chúng.) Ban đầu đến từ Nam Mỹ, loài côn trùng xâm lược này tạo ra những siêu đoàn hàng rộng hàng dặm, tràn như dung nham trên cảnh quan, không chỉ nuốt chửng côn trùng mà còn thịt chim non và thằn lằn, đẩy lùi các loài kiến bản địa trong quá trình đó.

Sự thành công của kiến tawny crazy tại Texas, tuy nhiên, không qua mắt được - về mặt vi khuẩn. Nhà sinh thái học Edward LeBrun, của Phòng thí nghiệm Brackenridge tại Đại học Texas tại Austin, và các nhà khoa học khác đã phát hiện ra những con kiến crazy phình bụng với thịt béo, dấu hiệu rõ ràng của vi khuẩn giống nấm. Thực sự, họ phát hiện ra đây là một loài vi khuẩn mới hoàn toàn thuộc một chi mới (Myrmecomorba nylanderiae), một tác nhân gây bệnh như nấm, được thiết kế để làm hỏng ngày của kiến crazy, nhưng dường như để lại các loài bản địa yên bình. Siêu đoàn hàng rộng lớn của kiến crazy, có vẻ như làm họ tự hại: Với nhiều côn trùng tiếp xúc chặt chẽ trên cảnh quan, vi khuẩn giống nấm nhanh chóng lan rộng, trong một số trường hợp làm tuyệt chủng dân số.

“Chúng tôi đang nghiên cứu những quần thể này trong tự nhiên và thấy rằng một số trong số chúng đang biến mất - sụp đổ và tiến tới tuyệt chủng - điều này là một bất ngờ lớn,” LeBrun chia sẻ.

Đi một bước xa hơn, LeBrun và đồng nghiệp thu thập những con kiến crazy bị nhiễm bệnh và thả chúng gần tổ không nhiễm bệnh, sau đó quan sát khi tác nhân gây bệnh lan rộ, làm sụp đổ các quần thể trong vòng chưa đầy hai năm. Trong một bài báo mới trên Tạp chí Hội đồng Quốc gia Khoa học Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu mô tả cách dịch bệnh đang tàn phá một loài xâm lược đã chống đỡ mọi phương pháp kiểm soát khác như thuốc trừ sâu, và đặt giả thuyết rằng các quan chức có thể sử dụng vi khuẩn giống nấm này như một loại vũ khí sinh học. 

Một siêu đoàn hàng kiến tawny crazy được tạo thành từ các tổ chia sẻ công nhân và thức ăn thay vì cạnh tranh lẫn nhau. Như nền văn minh nhân loại toàn cầu của chúng ta, tất cả đều kết nối với nhau. “Đó là một dạng mảng vi khuẩn lan rộ trên một đĩa petri,” LeBrun nói về cách siêu đoàn hàng lan tràn qua cảnh quan.

Và như đại dịch Covid đã chứng minh, một xã hội kết nối là cơ hội lớn cho tác nhân gây bệnh lan truyền. Vi khuẩn giống nấm này lợi dụng cấu trúc gia đình của quần thể. Khi người trưởng thành nôn mớ thức ăn cho ấu trùng, họ cũng không biết rằng họ đang truyền mầm bệnh cho chúng. Khi vi khuẩn giống nấm này vào cơ thể kiến, nó chiếm đầu tế bào mỡ để tạo ra thêm spore, giống như một vi rút chiếm đầu tế bào người để sao chép chính nó. Do đó, những ấu trùng này phát triển thành người trưởng thành yếu đuối. “Nó làm giảm tuổi thọ của công nhân và giảm thành công của ấu trùng phát triển thành công nhân người lớn,” LeBrun nói. “Vì vậy, tỷ lệ tăng trưởng giảm và tỷ lệ chết tăng lên.” 

Và, giống như Covid, khoảng thời gian trễ giữa sự truyền bệnh và sự phát triển của các triệu chứng làm tàn phá giúp tác nhân gây bệnh lan rộ trong dân số. “Nó chỉ lan truyền như hỏa đỏ xuyên qua nó, trước khi nhận thức được tác động,” LeBrun nói. “Có một thời gian cần thiết để độc lực không kích hoạt cho đến khi mọi người đã mắc bệnh.” 

Như LeBrun và đồng nghiệp mô tả trong bài báo mới của họ, sự truyền bệnh từ công nhân sang ấu trùng tạo ra một đồng đội thời kỳ xấu xa cho đàn kiến. Một con cái đẻ trứng vào tháng 12, nhưng không bắt đầu đẻ lại cho đến tháng 4. Công nhân phải sống qua khoảng trống này để họ có thể chăm sóc lứa mới xuân và duy trì dân số. Nhưng nhiễm khuẩn microsporidian tăng cao vào mùa thu, làm yếu đuối những công nhân đó và giảm khả năng sống sót của họ qua mùa đông. “Vì vậy, các con cái xuất hiện vào mùa xuân, và đơn giản là không đủ để bắt đầu chu kỳ lại,” LeBrun nói. “Và đó là ước đoán tốt nhất của chúng tôi về tại sao nó thực sự dẫn đến tuyệt chủng.”

Cấu trúc của một siêu đoàn hàng đã khiến nó dễ bị tiêu diệt bởi một ký sinh trùng. Nếu tổ cách ly, thay vì kết nối, một tổ có thể bị nhiễm bệnh nhưng không lan truyền vi khuẩn cho hàng xóm. Và làm cho tình hình trở nên tồi tệ hơn đối với kiến crazy, một siêu đoàn hàng có sự đồng nhất gen tương đối. Bởi vì các tổ được kết nối, kiến chia sẻ gen. Một loài không phải siêu đoàn hàng có thể đa dạng hơn, nhờ vào các khu vực cách ly gen. Nhưng nếu siêu đoàn hàng thiếu gen để chống lại microsporidian, nó đang đối mặt với nguy hiểm nghiêm trọng.

LeBrun vẫn chưa thể khẳng định chắc chắn liệu đàn kiến tawny crazy mang theo tác nhân gây bệnh từ Nam Mỹ, hay họ đã gặp phải microsporidian khi đến Texas. Dù sao, anh ta đã chứng kiến sự kết thúc của một chu kỳ bùng nổ-sụp đổ: Một loài xâm lược lan ra ngoài tầm kiểm soát, dường như chiếm lĩnh cảnh quan, trước khi đột ngột sụp đổ. Ở nơi khác trên thế giới, các nhà khoa học đã theo dõi sự suy giảm bí ẩn của loài côn trùng xâm lược khác, như kiến Argentina. “Đối với tôi, đây là nghiên cứu chi tiết đầu tiên về chu kỳ bùng nổ-sụp đổ ngắn hạn của côn trùng, và tôi thấy nó rất hấp dẫn,” Brian Fisher, nhà nghiên cứu côn trùng hàng đầu thế giới tại Học viện Khoa học California, một trong những chuyên gia hàng đầu về kiến, chia sẻ. (Ông không liên quan đến nghiên cứu mới này.) 

“Cách tiến hóa hoạt động, ngay khi bạn có mật độ cao về một điều gì đó, điều đó trở thành một nguồn năng lượng. Và sau đó đột ngột họ trở thành nguồn năng lượng tiềm ẩn cho điều gì đó khác xuất hiện,” ông tiếp tục. “Và thật thú vị khi cấu trúc siêu đoàn hàng của loài này khiến nó trở nên dễ bị tổn thương không chỉ bằng cách giảm dân số, mà còn là loại bỏ các dân số địa phương.” Do đó, tình hình đã đảo ngược đối với kiến crazy màu nâu. Bằng cách xâm chiếm Texas, chúng lợi dụng cảnh quan để có năng lượng, vượt qua các loài kiến bản địa để tìm thức ăn. Nhưng chúng trở nên phong phú đủ để trở thành một ký sinh trùng hữu ích cho microsporidian.

Fisher và LeBrun đưa ra giả thuyết rằng các cơ quan kiểm soát dịch hại có thể sử dụng microsporidian này như một loại tác nhân kiểm soát sinh học, vì tác nhân này không làm hại các loài kiến bản địa. Thực tế, ở một số khu vực của Texas nơi kiến crazy giảm sút, LeBrun đã ghi chép về việc kiến bản địa phục hồi, mặc dù chúng di chuyển trong một môi trường ngập tràn microsporidian. Fisher nghĩ rằng nó mang lại một cơ hội hấp dẫn ở đây để lựa chọn loại bỏ một loài xâm lược. “Nếu bạn có hệ thống sạch sẽ này, nơi nó đẩy dân số địa phương đến tuyệt chủng, điều đó cũng đẩy microsporidian đến tuyệt chủng,” Fisher nói. “Và sau đó, nó được áp dụng và biến mất, giống như một loại thuốc trừ sâu.”

Những câu chuyện tuyệt vời khác từ Mytour

• 📩 Tin mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
• Nó giống như GPT-3 nhưng dành cho mã nguồn - vui, nhanh chóng và đầy khiếm khuyết
• Bạn (và hành tinh) thực sự cần một máy bơi nhiệt
• Một khóa học trực tuyến có thể giúp Big Tech tìm lại tâm hồn của mình?
• Người sửa chữa iPod mang lại sự sống mới cho người nghe nhạc
• NFT không hoạt động theo cách bạn có thể nghĩ
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để trở nên khỏe mạnh? Hãy xem lựa chọn của đội ngũ Gear chúng tôi cho những chiếc đồ theo dõi sức khỏe tốt nhất, đồ chạy bộ (bao gồm giày và tất chạy bộ), và tai nghe tốt nhất