Chuyện thật như bịa: Loài giun tìm thức ăn nhờ "lập trình" toán học phức tạp

Đừng nghĩ giun là động vật bậc thấp mà chúng không biết gì. Mới đây, các nhà khoa học đã tìm ra các phương trình toán học phức tạp đằng sau đường đi tìm thức ăn của loài giun.

Giống như phần lớn các loài giun, loài giun tròn Caenorhabditis elegans dựa vào khứu giác để tìm kiếm thức ăn. Nhưng làm thế nào để con giun hiểu được mùi đó là mùi của thứ gì? Làm thế nào một mùi vị được dịch thành thông tin hiểu được và đưa vào não của con giun đó?

“Hãy tưởng tượng bạn đang ở bên trong một căn phòng lớn và hoàn toàn tối tăm, ở giữa không gian đó có một chiếc bánh kem vừa được nướng từ lò. Để tìm được chiếc bánh khi không dùng được đôi mắt, bạn sẽ phải ngửi mùi và đi theo mùi hương đó để tìm ra chiếc bánh.

Các loài giun đất cũng vậy. Khi tế bào thần kinh nhận được thông tin về mùi hương, não sẽ truyền tín hiệu cho con giun bắt đầu bò. Mùi hương vẫn phát ra thì con giun sẽ vẫn bò, nếu mùi hương đột nhiên biến mất thì con vật này cũng sẽ ngừng lại và tiếp tục suy nghĩ hay dò tìm mùi hương khác”, Alon Zaslaver, nhà thần kinh học tại Đại học Hebrew, Jerusalem, cho biết.

Các nhà khoa học đã dựng nên các phương trình toán học phức tạp từ hành vi tìm kiếm thức ăn của loài giun, chúng không hề đơn giản mà là chuỗi các hành vi phán đoán đúng sai. (Ảnh: Alon Zaslaver/Hebrew University).

Theo đó, trong một nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học đã tìm ra cơ chế mà não bộ của loài giun hoạt động để tìm kiếm một hướng đi thay thế khi mùi hương ban đầu bỗng nhiên bị tắt đi.

Nghiên cứu này cho thấy một chuỗi các hoạt động liên tiếp và liên quan nhau ở các tế bào thần kinh thứ cấp. Tế bào đầu tiên có nhiệm vụ nhận ra và theo dõi một mùi hương. Tế bào thứ hai sẽ xác định xem mùi hương đó phát ra yếu hay mạnh, nếu là mạnh thì con giun sẽ bò đi, nếu là yếu thì nó sẽ tính đến việc liệu sẽ dừng lại hay đi hướng khác.

Hai tế bào này hoạt động song song để con giun cứ liên tục bò về nguồn phát mùi hương. Các nhà khoa học đã dùng một loại protein huỳnh quang mà gắn vào hai tế bào này để theo dõi chúng, rồi tiến hành chụp ảnh lại khi con giun bò đi tìm kiếm thức ăn trong phòng thí nghiệm.

Nhóm khoa học gia ban đầu đặt thức ăn ở những nơi dễ phát hiện và tiếp cận, càng ngày để thức ăn ở nơi khó đến rồi cuối cùng là đặt trong các khu vực khác nhau nhằm kích thích sự hoạt động của hai tế bào. Dựa trên các hoạt động được ghi nhận, các nhà khoa học đã phân tích và hình thành được các phương trình hóa học phức tạp từ hành vi bò tìm thức ăn của giun.

“Hóa ra, việc bò tìm thức ăn của giun trông đơn giản, nhưng đó là một chuỗi các hành động được đưa ra từ phán đoán đúng/sai, việc này khiến loài giun thực hiện hành động mà không sợ sai, nếu có lỗi sai chúng sẽ lập tức sửa lỗi và từ đó việc tìm kiếm thức ăn trở nên dễ dàng hơn.

Khi theo dõi đường đi của con giun trong phòng thí nghiệm, chúng tôi đã bất ngờ khi nó phán đoán khác với dự đoán ban đầu của chúng tôi. Đường đi của con giun khi được phân tích, tạo ra các phương trình toán học đúng sai rất khoa học, chứ không đơn giản như những gì chúng ta thấy”, Zaslaver chia sẻ.

Từ khóa liên quan:

giun tròn Caenorhabditis elegans

lập trình toán học

tìm kiếm thức ăn

đường đi tìm thức ăn của giun

Alon Zaslaver