Nghiên cứu ruồi giấm cho biết thêm bằng chứng rằng việc sử dụng độc tố trong môi trường để chữa bệnh cho con cái có thể là phổ biến trên khắp vương quốc động vật, chuyên gia sinh học Todd Schlenke nói.
Khi ruồi giấm cảm nhận được ong bắp cày ký sinh trong môi trường của chúng, chúng đẻ trứng trong môi trường ngâm rượu, chủ yếu buộc ấu trùng của chúng phải tiêu thụ rượu như một loại thuốc để chống lại ong bắp cày chết người.
Phát hiện của các nhà sinh vật học tại Đại học Emory đang được công bố trên tạp chí Science vào thứ Sáu, ngày 22 tháng 2.
Ruồi trưởng thành thực sự lường trước nguy cơ lây nhiễm cho con cái của họ, và sau đó họ điều trị chúng bằng cách cho chúng uống rượu, ông Todd Schlenke, nhà di truyền học tiến hóa có phòng thí nghiệm thực hiện nghiên cứu. Chúng tôi thấy rằng hành vi chữa bệnh này được chia sẻ bởi các loài ruồi khác nhau, thêm vào bằng chứng cho thấy sử dụng chất độc trong môi trường để chữa bệnh cho con cái có thể phổ biến trên khắp vương quốc động vật.
Ruồi giấm trưởng thành phát hiện ong bắp cày bằng mắt và dường như có tầm nhìn tốt hơn nhiều so với nhận ra trước đây, ông nói thêm. Dữ liệu của chúng tôi chỉ ra rằng ruồi có thể phân biệt trực quan sự khác biệt về hình thái tương đối nhỏ giữa ong bắp cày và đực và giữa các loài ong bắp cày khác nhau.
Các thí nghiệm được dẫn dắt bởi Balint Zacsoh, người vừa tốt nghiệp Emory với bằng sinh học và vẫn làm việc trong phòng thí nghiệm Schlenke. Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm sinh viên tốt nghiệp Emory Zachary Lynch và postdoc Nathan Mortimer.
Ong bắp cày trưởng thành sắp xuất hiện từ nhộng ruồi giấm, ở trên, sau khi ăn ấu trùng ruồi giấm từ trong ra ngoài. Ảnh của Todd Schlenke.
Ấu trùng của ruồi giấm thông thường, Drosophila melanogaster, ăn thối, hoặc nấm và vi khuẩn, phát triển trên quả chín, lên men. Họ đã tiến hóa một lượng kháng nhất định đối với các tác động độc hại của nồng độ cồn trong môi trường sống tự nhiên của chúng, có thể lên tới 15%.
Những con ong bắp cày nhỏ xíu là những kẻ giết chết ruồi giấm chính. Những con ong bắp cày tiêm trứng của chúng vào bên trong ấu trùng ruồi giấm, cùng với nọc độc nhằm mục đích ngăn chặn phản ứng miễn dịch tế bào của vật chủ. Nếu ruồi không giết được trứng ong, một ấu trùng ong nở ra bên trong ấu trùng ruồi giấm và bắt đầu ăn vật chủ của nó từ trong ra ngoài.
Năm ngoái, phòng thí nghiệm Schlenke đã công bố một nghiên cứu cho thấy ấu trùng ruồi giấm bị nhiễm ong bắp cày thích ăn thức ăn có nhiều cồn. Hành vi này cải thiện đáng kể tỷ lệ sống sót của ruồi giấm vì chúng đã tiến hóa khả năng chịu đựng cao các tác động độc hại của rượu, nhưng ong bắp cày thì không.
Ấu trùng ruồi giấm làm tăng nồng độ cồn trong máu, do đó, những con ong bắp cày sống trong máu của chúng sẽ bị tổn thương, theo ông Schlenke nói. Khi bạn nghĩ về một hệ thống miễn dịch, bạn thường nghĩ về các tế bào máu và protein miễn dịch, nhưng hành vi cũng có thể là một phần lớn của một sinh vật phòng thủ miễn dịch.
Một con ong cái ký sinh, trên đường đi tìm ấu trùng ruồi giấm để tiêm trứng.
Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà nghiên cứu đã hỏi liệu cha mẹ ruồi giấm có cảm nhận được khi con cái họ có nguy cơ bị nhiễm trùng hay không và liệu sau đó chúng có tìm ra rượu để điều trị dự phòng cho chúng hay không.
Ruồi giấm cái trưởng thành được thả trong một lồng lưới với ong bắp cày ký sinh và một lồng lưới khác không có ong bắp cày. Cả hai lồng đều có hai đĩa petri chứa men, chất dinh dưỡng cho ruồi giấm trong phòng thí nghiệm và ấu trùng của chúng. Men trong một trong những đĩa petri được trộn với 6 phần trăm cồn, trong khi men trong món khác không có cồn. Sau 24 giờ, các đĩa petri đã được gỡ bỏ và các nhà nghiên cứu đã đếm số trứng mà ruồi giấm đã đẻ.
Kết quả thật ấn tượng. Trong lồng lưới có ong bắp cày ký sinh, 90 phần trăm trứng được đặt trong món ăn có chứa cồn. Trong chuồng không có ong bắp cày, chỉ có 40 phần trăm trứng nằm trong đĩa rượu.
Ruồi giấm trái cây rõ ràng thay đổi hành vi sinh sản của chúng khi ong bắp cày có mặt, theo ông Schlenke nói. Rượu cũng hơi độc đối với ruồi giấm, nhưng ong bắp cày là mối nguy hiểm lớn hơn rượu.
Các chủng ruồi được sử dụng trong các thí nghiệm đã được nhân giống trong phòng thí nghiệm trong nhiều thập kỷ. Những con ruồi mà chúng ta làm việc với thiên đường đã không thấy ong bắp cày trong cuộc sống của chúng trước đây và không có tổ tiên của chúng quay trở lại hàng trăm thế hệ, theo ông Schlenke nói. Tuy nhiên, ruồi vẫn nhận ra những con ong bắp cày này là mối nguy hiểm khi chúng bị nhốt trong lồng.
Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy những con ruồi cực kỳ sáng suốt về sự khác biệt trong ong bắp cày. Họ thích đẻ trứng trong rượu khi có ong cái, nhưng không phải chỉ có ong đực mới ở trong lồng.
thừa nhận rằng ruồi đang phản ứng với pheromone, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm sử dụng hai nhóm ruồi giấm đột biến. Một nhóm thiếu khả năng ngửi, và một nhóm khác thiếu tầm nhìn. Những con ruồi không thể ngửi thấy, tuy nhiên, vẫn thích đẻ trứng trong rượu khi ong cái có mặt. Những con ruồi mù không tạo ra sự khác biệt, chọn thức ăn không cồn cho con của chúng, ngay cả khi có sự xuất hiện của ong bắp cày.
Kết quả này là một bất ngờ đối với tôi, giáo sư Schlenke nói.Tôi nghĩ những con ruồi có thể sử dụng khứu giác để cảm nhận những con ong cái. Đôi mắt nhỏ, phức tạp của ruồi được cho là có khả năng phát hiện chuyển động hơn là hình ảnh có độ phân giải cao.
Sự khác biệt rõ ràng duy nhất về hình ảnh giữa ong bắp cày và con đực, ông nói thêm, là con đực có râu dài hơn, cơ thể nhỏ hơn một chút và thiếu một buồng trứng.
Thử nghiệm sâu hơn cho thấy ruồi giấm có thể phân biệt các loài ong bắp cày khác nhau và sẽ chỉ chọn thức ăn có cồn để đáp ứng với các loài ong bắp cày lây nhiễm ấu trùng chứ không phải ấu trùng ruồi. Ấu trùng ruồi giấm thường để lại thức ăn trước khi chúng còn nhỏ, giáo sư Schlenke giải thích, vì vậy có rất ít lợi ích khi đẻ trứng tại các địa điểm có cồn khi có ký sinh trùng.
Các nhà nghiên cứu cũng kết nối sự tiếp xúc với ong bắp cày ký sinh với những thay đổi trong một loại neuropeptide ruồi giấm.
Căng thẳng, và mức độ giảm neuropeptide F, hay NPF, trước đây có liên quan đến hành vi tìm kiếm rượu ở ruồi giấm. Tương tự, mức độ của một neuropeptide tương đồng ở người, NPY, có liên quan đến chứng nghiện rượu.
Chúng tôi phát hiện ra rằng khi một con ruồi giấm tiếp xúc với ong bắp cày ký sinh, sự tiếp xúc này làm giảm mức độ NPF trong não ruồi, khiến ruồi tìm kiếm các vị trí có cồn để rụng trứng, ném Schlenke nói. Hơn nữa, hành vi tìm kiếm rượu dường như duy trì trong suốt thời gian sống của ruồi, ngay cả khi ong bắp cày ký sinh không còn nữa, một ví dụ về trí nhớ dài hạn.
Cuối cùng, Drosophila melanogaster không phải là duy nhất trong việc sử dụng hành vi dùng thuốc của con cái này. Chúng tôi đã thử nghiệm một số loài ruồi, Tiêu Schlenke nói, và thấy rằng mỗi loài ruồi sử dụng trái cây thối rữa để làm thức ăn đều có hành vi miễn dịch này chống lại ong bắp cày ký sinh. Thuốc có thể phổ biến hơn nhiều trong tự nhiên so với chúng ta nghĩ trước đây.
Đại học Emory