Giao tử nấm có chuyến bay nhanh nhất trong tự nhiên

Loài nấm ưa phân đã giúp biến hành tinh của chúng ta thành môi trường sống lý tưởng bằng cách phân hủy hàng tỷ tấn phân do động vật ăn cỏ thải ra. Nhưng nó cũng lại có vấn đề của riêng mình: sự tồn tại của nó phụ thuộc vào quá trình giao tử nấm bị động vật ăn cỏ và một số loài động vật tiêu thụ khi chúng ăn đám cỏ mọc gần bãi phân của mình.

Tiến hóa đã vượt qua được trở ngại này bằng cách tạo ra một loạt các cơ chế phóng giao tử nấm, biến nó trở thành một cái rạp xiếc tí hon với bệ phóng, bạt lò xo và súng phun nước.

Một bài báo do phòng thí nghiệm Nik Money thuộc Đại học Miani (Oxford, Ohio) viết dưới sự cộng tác của Diana Davis và Mark Fischer thuộc Trường Mount St. Joseph (Cincinnati) đã khám phá được cơ chế hoạt động của súng phun nước có nhiệm vụ bắn giao tử đi xa hơn 2 met.

Các nhà nghiên cứu đã dùng máy quay tốc độ cao chụp được 250.000 hình ảnh trong vòng một giây để có thể chớp được hình ảnh hoạt động cực kỳ nhanh này. Giao tử được phóng ở tốc độ tối đa là 25m/s – tốc độ ấn tượng đối với tế bào chỉ có thể quan sát được trên kính hiển vi – tương đương với gia tốc 180.000 g. Nói về gia tốc thì đây là chuyển động nhanh nhất trong tự nhiên.

Bài báo công bố phát hiện có nhiều ý nghĩa quan trọng. Bởi đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng máy quay tốc độ cao để thu được hình ảnh sự kiện phóng giao tử ở nấm ascomycete và nấm zygomycete. Các nhà nghiên cứu trước đó chỉ dựa vào mô hình để dự đoán thông số đồng thời đưa ra ước tính sai lầm về vận tốc và gia tốc. Sau đó họ sử dụng phỏng đoán để đưa ra ý kiến rằng áp lực trong súng giao tử rất cao. Tế bào nấm có thể tạo ra áp lực nhờ có quá trình thẩm thấu. Trong nghiên cứu công bố trên tờ PloS ONE các tác giả đã sử dụng kết hợp nhiều phương pháp kính quang phổ để phát hiện được hợp chất hóa học có vai trò kéo nước chảy vào trong súng. 

Cuống nang được giải phóng ở nấm Pilobolus kleinii. Đoạn phim minh họa được dựng từ 6 hình ảnh khác biệt do máy quay chụp được ở tốc độ 50.000 khung ảnh trong một giây. Hình ảnh chọn lọc trên ghép từ các bức hình thứ 10, mỗi một bức ảnh cách nhau 20 phần triệu giây. Quá trình phóng cuống nang hoàn thiện trong vòng chưa đầy 0,25 phần nghìn giây, nhanh hơn 400 lần so với một cái nháy mắt mất tới 100 phần nghìn giây. (Ảnh: Yafetto et al)

Những thí nghiệm nói trên cho thấy cơ chế phóng giao tử ở nấm được cung cấp năng lượng bởi chính mức áp lực đặc trưng của tế bào kết hợp thành cả quần thể nấm. Do đó, chuyến bay đường dài của giao tử không phải chỉ bắt nguồn từ mỗi áp suất cao, mà còn từ áp suất nổ mất đi khi giao tử được phóng ra. Ở đây dường như có sự tương đồng giữa hiện tượng phóng giao tử với hiện tượng các giọt mực được phun ra từ máy in phun.

Một khía cạnh quan trọng nữa của nghiên cứu nữa là nó cho phép các nhà nghiên cứu kiểm nghiệm các mô hình khác nhau về tác động của chất nhầy kéo theo các phân tử bé nhỏ đồng thời họ có thể tìm được các hạn chế trong những phương pháp thiết lập mô hình trước đây. Thông tin về hiện tượng phóng giao tử rất quan trọng đối với các nghiên cứu lý sinh trong tương lai về chuyển động của giao tử và phấn hoa vốn rất có ý nghĩa trong lĩnh vực kiểm soát bệnh thực vật, sinh thái trên cạn, chất lượng không khí trong nhà, khoa học khí quyển, thuốc thú y và mô phỏng sinh học.

Nghiên cứu được thực hiện với sự cộng tác của 6 sinh viên, 3 nghiên cứu sinh. Họ là những người đã dành ra hàng trăm tiếng đồng hồ để có được đoạn viđeo. Một số đoạn phim đẹp đến nỗi sinh viên Haylay Kilroy (một trong số các đồng tác giả) đã lồng phim vào nhạc và dự định đưa lên YouTube.

Nghiên cứu về quá trình phóng giao tử ở nấm hiện được NSF và NIH tài trợ.

Tham khảo:

Yafetto et al. The Fastest Flights in Nature: High-Speed Spore Discharge Mechanisms among Fungi. PLoS ONE, 2008; 3 (9): e3237 DOI: 10.1371/journal.pone.0003237

Từ khóa liên quan:

giao tử

nấm

áp suất

TIN CŨ HƠN
Bộ lạc bụng càng to càng quyến rũ ở Ethiopia

Bộ lạc bụng càng to càng quyến rũ ở Ethiopia

Sở hữu vòng hai khổng lồ luôn là niềm mơ ước của mỗi đứa trẻ ở bộ tộc Bodi và người sở hữu chiếc bụng to nhất sẽ được dân làng trọng vọng suốt phần đời còn lại.

Đăng ngày: 24/10/2025
Xoáy nước là gì? Xoáy nước xuất hiện như thế nào?

Xoáy nước là gì? Xoáy nước xuất hiện như thế nào?

Nước sông đang chảy xiết, khi tới trụ cầu thì bị cản, nên phải lùi lại sau. Nhưng phía sau lại là dòng nước đang cuồn cuộn chảy tới, kéo nó chảy theo.

Đăng ngày: 24/10/2025
Bí ẩn bức họa

Bí ẩn bức họa "Bữa tiệc cuối cùng"

Chuyên gia tin học chỉ ra rằng đằng sau bức "Bữa tiệc cuối cùng" còn có hai hình ảnh khác: Hình ảnh Chúa đang chúc phúc lành và hình ảnh một đứa trẻ nhờ hình phản chiếu của bức tranh trong

Đăng ngày: 24/10/2025
Lý giải hiện tượng Mặt Trăng to hơn ở sát đường chân trời

Lý giải hiện tượng Mặt Trăng to hơn ở sát đường chân trời

Ảo ảnh quang học khiến Mặt Trăng trở nên khổng lồ khi ở sát đường chân trời là ảo giác nổi tiếng nhất thế giới mà chưa chuyên gia nào có thể đưa ra giải đáp chính xác.

Đăng ngày: 24/10/2025
Mắc ma là gì?

Mắc ma là gì?

Các sản phẩm phun trào của núi lửa thông thường chứa các chất lỏng, các tinh thể và các khí không hòa tan mà trước đó chưa bao giờ ra đến mặt Trái Đất.

Đăng ngày: 24/10/2025
Khi nào những đám mây sẽ biến thành mưa?

Khi nào những đám mây sẽ biến thành mưa?

Trong cuộc sống, chúng ta sẽ luôn bắt gặp một trận mưa lúc này hay lúc khác. Đôi lúc, có vẻ mưa sẽ không đến nhưng ngay sau đó một trận mưa như trút bất ngờ khiến chúng ta ướt nhẹp.

Đăng ngày: 23/10/2025
Trích đoạn những bức thư tình xúc động nhất mọi thời đại

Trích đoạn những bức thư tình xúc động nhất mọi thời đại

Cùng điểm lại một vài đoạn trích trong những bức thư tình được cho là hay nhất mọi thời đại qua danh sách tổng hợp của trang Glamour dưới đây.

Đăng ngày: 23/10/2025
Khoa Học News