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

Loading...
TIN CŨ HƠN
Truyền thuyết và ý nghĩa của hoa Tulip

Truyền thuyết và ý nghĩa của hoa Tulip

Hoa Tulip tượng trưng cho sự nổi tiếng, giàu có và tình yêu hoàn hảo. Có lẽ vì nó nở vào mùa xuân, khi bóng tối của những ngày đông đã bị xóa nhòa, Tulip còn trở thành biểu tượng cho cuộc sống vĩnh hằng.

Đăng ngày: 21/04/2025
Những cấm kị nên biết khi tặng tiền lì xì

Những cấm kị nên biết khi tặng tiền lì xì

Lì xì là một tục lệ đẹp trong dịp Tết Nguyên đán ở nhiều nước châu Á. Tuy nhiên, không ít người chú ý đến những việc nên và không nên khi tặng bao lì xì.

Đăng ngày: 21/04/2025
12 mưu kế nổi tiếng nhất thời đại Gia Cát Lượng vẫn còn giá trị đến ngày nay (Phần 3)

12 mưu kế nổi tiếng nhất thời đại Gia Cát Lượng vẫn còn giá trị đến ngày nay (Phần 3)

Sau đây là những mưu kế nổi bật nhất được đời đời truyền tụng, như những giai thoại có một không hai trong sử sách.

Đăng ngày: 20/04/2025
Bộ lạc cho phụ nữ

Bộ lạc cho phụ nữ "quan hệ" thoải mái trước khi lấy chồng

Trong nhiều thế kỷ qua, bộ lạc du mục Tuareg đã đi khắp sa mạc Sahara, sống rải rác từ Libya cho đến Algeria, Niger và Mali của châu Phi, theo trang Every Culture.

Đăng ngày: 20/04/2025
Bộ tộc sống giữa rừng sâu nhưng biết hết mọi việc diễn ra khắp thế giới

Bộ tộc sống giữa rừng sâu nhưng biết hết mọi việc diễn ra khắp thế giới

Mặc dù sống giữa núi thẳm rừng sâu, nhưng tộc người đặc biệt này khiến thế giới phải kinh ngạc khi họ có thể biết được mọi chuyện đã và đang diễn ra trên khắp Trái đất.

Đăng ngày: 19/04/2025
Thủ phạm gây ra ảo ảnh trên sa mạc

Thủ phạm gây ra ảo ảnh trên sa mạc

Hiện tượng phản xạ toàn phần là nguyên nhân gây ra ảo ảnh nhìn thấy nước ở sa mạc hoặc trên mặt đường vào ngày nắng nóng.

Đăng ngày: 19/04/2025
Những loài vật tượng trưng may mắn trong văn hóa thế giới

Những loài vật tượng trưng may mắn trong văn hóa thế giới

Mời bạn đọc cùng điểm qua một số loài tiêu biểu trong danh sách những loại động vật mang lại phúc lành.

Đăng ngày: 19/04/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News