Loài sán dây biến kiến thợ thành "kiến hậu giả", sống lâu gấp 10 lần

Một hiện tượng sinh học hiếm gặp đang diễn ra trong tự nhiên: kiến thợ Temnothorax nylanderi sau khi nhiễm sán dây Anomotaenia brevis sẽ được cả đàn đối xử như kiến hậu.

Chúng không còn lao động, được nuôi dưỡng, chăm sóc và có tuổi thọ kéo dài gấp khoảng 10 lần kiến thợ bình thường.

Bí ẩn này vừa được các nhà khoa học thuộc Đại học Johannes Gutenberg Mainz (Đức) và Đại học Chiết Giang (Trung Quốc) giải mã trong nghiên cứu đăng trên BMC Genomics.

Theo nhóm nghiên cứu, quá trình ký sinh bắt đầu khi ấu trùng kiến ăn phải phân chim gõ kiến có chứa trứng sán dây. Sau khi xâm nhập cơ thể vật chủ, ký sinh trùng làm kiến thay đổi màu sắc từ nâu sẫm sang vàng nhạt, cơ thể nhỏ hơn bình thường và đặc biệt là tiết ra pheromone tương tự kiến hậu.

Chính tín hiệu hóa học này khiến những con kiến thợ khỏe mạnh nhận nhầm đồng loại bị nhiễm ký sinh trùng là kiến hậu. Kết quả là cả đàn dành cho chúng chế độ chăm sóc đặc biệt, bao gồm cho ăn, vệ sinh cơ thể và bảo vệ như cá thể sinh sản của tổ.

Đổi lại, những con kiến bị ký sinh gần như không còn tham gia lao động. Chúng dành phần lớn thời gian được nuôi dưỡng trong tổ và có tuổi thọ kéo dài tới nhiều năm, cao hơn khoảng 10 lần so với kiến thợ không nhiễm bệnh.

Tuy nhiên, đây chỉ là một chiến lược giúp sán dây hoàn thành vòng đời.

Khi chim gõ kiến tấn công tổ, những con kiến khỏe mạnh sẽ bỏ chạy. Trong khi đó, các cá thể bị ký sinh thường phản ứng chậm và ở lại, trở thành con mồi của chim. Nhờ vậy, sán dây theo vật chủ đi vào đường tiêu hóa của chim, nơi chúng trưởng thành, sinh sản và tiếp tục phát tán trứng qua phân.

 Để tìm hiểu cơ chế điều khiển này, nhóm nghiên cứu phân tích biểu hiện gen tại não và thể mỡ - mô đảm nhiệm chức năng chuyển hóa và miễn dịch của kiến.

Kết quả cho thấy thể mỡ của kiến nhiễm ký sinh trùng có biểu hiện gen rất giống kiến hậu, đặc biệt ở các nhóm gen liên quan đến trao đổi chất, miễn dịch và chống lão hóa.

"Phân tích gen cho thấy sự nhiễm bệnh không đơn thuần làm vật chủ suy yếu, mà tái cấu trúc sinh lý của kiến theo một hướng có tính mục tiêu rất cao", Tiến sĩ Susanne Foitzik, nhà sinh thái học hành vi tại Đại học Johannes Gutenberg Mainz và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Trong khi đó, tại não của kiến nhiễm bệnh, các nhà khoa học ghi nhận sự suy giảm hoạt động của nhiều phân tử tín hiệu và thụ thể thần kinh. Điều này giúp giải thích vì sao chúng mất dần bản năng lao động.

Đáng chú ý, nghiên cứu cho thấy sán dây không trực tiếp tác động lên não mà gián tiếp điều khiển mạng lưới điều hòa sinh lý vốn có của vật chủ để thay đổi hành vi.

So với nấm ký sinh Ophiocordyceps - thường được gọi là nấm "xác sống" vì điều khiển kiến bò đến vị trí thích hợp rồi giết chết để phát tán bào tử - chiến lược của Anomotaenia brevis tinh vi hơn.

Thay vì giết vật chủ ngay lập tức, loài sán dây này kéo dài tuổi thọ của kiến, biến chúng thành "kiến hậu giả" trước khi hoàn tất vòng đời thông qua chim gõ kiến.