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
Tại sao trời lại tối vào ban đêm?

Tại sao trời lại tối vào ban đêm?

Vì sao ban đêm trời lại tối? Có thể bạn nghĩ câu trả lời rất hiển nhiên là do mặt trời lặn đi. Tuy nhiên, đáp án không phải vậy.

Đăng ngày: 09/12/2025
Con người tồn tại ra sao sau khi bị chặt đầu?

Con người tồn tại ra sao sau khi bị chặt đầu?

Một thí nghiệm gần đây đưa ra giả thuyết, ý thức của con người vẫn tồn tại dù cho đã bị chặt đầu…

Đăng ngày: 08/12/2025
10 thí nghiệm đẹp nhất trong lịch sử

10 thí nghiệm đẹp nhất trong lịch sử

Những thí nghiệm khoa học hiện nay thường phức tạp, chỉ có thể thực hiện bởi một nhóm nghiên cứu, với chi phí lên tới hàng triệu USD. Tuy nhiên, khi được hỏi về thí nghiệm "đẹp" nhất trong lịch sử khoa học, người ta lại tôn sùng các ý tưởng đơn giản.

Đăng ngày: 07/12/2025
Ngọn núi nào cao nhất từ tâm trái đất?

Ngọn núi nào cao nhất từ tâm trái đất?

Dù không nhất nếu xét theo chiều cao, Chimborazo là điểm cao nhất tính từ xích đạo.

Đăng ngày: 06/12/2025
Lời giải khoa học cho hiện tượng

Lời giải khoa học cho hiện tượng "ruồi bay trước mắt"

Một vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng, có tới 70% người dân gặp phải trường hợp này. Vậy, hiện tượng "ruồi bay trước mắt" là gì?

Đăng ngày: 06/12/2025
Tổng thống đắc cử Trump thực hiện nghi thức nhậm chức thế nào?

Tổng thống đắc cử Trump thực hiện nghi thức nhậm chức thế nào?

Lễ nhậm chức Tổng thống Hoa Kỳ có lịch sử, quy trình và dấu ấn đặc biệt gì? Cùng theo dõi Infographic sau đây để theo dõi sự kiện thú vị 4 năm mới có một lần này.

Đăng ngày: 05/12/2025
Nghi thức chào đón năm mới của người dân khắp thế giới

Nghi thức chào đón năm mới của người dân khắp thế giới

Năm mới, người Đan Mạch sẽ mang toàn bộ bát đĩa cũ không sử dụng ra đập nát trước cửa nhà hàng xóm.

Đăng ngày: 05/12/2025
Khoa Học News