Nấm biến kiến thành thây ma để kiểm soát kiến, cho kiến chết quanh tổ

Nghiên cứu trước đây cho thấy loài nấm Ophiocordyceps camponoti-rufipedis được biết đến là “nấm biến kiến thành thây ma” (zombie ant fungus), kiểm soát hành vi của kiến thợ của loài kiến đục gỗ - Camponotus rufipes – để chết và xác gắn liền với các lá cây ở dưới tán rừng nhiệt đới, tác giả chính của nghiên cứu, nhà nghiên cứu bậc tiến sĩ Raquel Loret ngành côn trùng học thuộc trường Cao đẳng Khoa học nông nghiệp của Penn State lưu ý.

“Sau khi leo lên cây và cắn các gân lá hoặc mép lá ở mặt dưới của các lá, những con kiến nhiễm nấm chết đi, vẫn còn dính với cái lá sau khi chết, đây là nơi mà chúng sẽ trở thành một nền cho nấm phát triển”, Loreto nói.

Nấm mọc lên một cuống, gọi là một chất nền (stroma), nhô ra từ xác của con kiến. Trên stroma, một cấu trúc tròn lớn được gọi là ascoma (túi bào tử) được tạo ra trên chất nền. Các bào tử nấm bệnh phát triển bên trong túi bào tử và rơi xuống nền rừng ở phía dưới, nơi mà chúng có thể lây nhiễm cho những con kiến ra khỏi tổ tìm kiếm thức ăn.

Hoạt động sinh sản của loại nấm này phải diễn ra bên ngoài tổ kiến một phần là do khả năng miễn dịch xã hội của loài kiến, đó là hành động đàn kiến thực hiện để tránh lây lan dịch bệnh, đồng tác giả của nghiên cứu, trợ lý giáo sư côn trùng học và sinh vật học tại Penn State, David Hughes cho hay.

“Các nghiên cứu trước đây thực hiện trong phòng thí nghiệm cho thấy, miễn dịch xã hội là một tính chất quan trọng của xã hội côn trùng, đặc biệt là đối với kiến”, Hughes nói. “Đây là lần đầu tiên chúng tôi phát hiện thấy bằng chứng về miễn dịch xã hội ở loài kiến trong tự nhiên”.

Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra miễn dịch xã hội bằng cách đặt 28 con kiến bị chết do nấm vào trong hai tổ kiến – 14 xác kiến vào một tổ có kiến sống và 14 xác kiến vào tổ không có kiến. Họ phát hiện thấy nấm đã không phát triển hoàn thiện được trong bất cứ 1 trong 28 xác kiến đó. Trong tổ có kiến sống, 9 trong số 14 xác kiến nhiễm nấm đã biến mất, có lẽ được tha đi bởi lũ kiến trong nỗ lực ngăn chặn sinh vật lây bệnh.

“Loài kiến rất giỏi vệ sinh làm sạch tổ của chúng để phòng chống bệnh dịch”, Hughes nói. “Nhưng chúng tôi cũng nhận thấy loài nấm kí sinh này không phát triển được đến giai đoạn thích hợp để truyền lây bên trong tổ kiến dù có kiến ở đó hay không. Điều này xảy ra có thể vì không gian và vì khí hậu trong tổ kiến không cho phép nấm hoàn thành sự phát triển của nó”.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu ghi chép về sự phổ biến của các loại nấm trong kiến tại khu vực nghiên cứu tại trạm nghiên cứu Mata do Paraíso, phía Nam Brazil. Sau khi đánh dấu và tìm kiếm 22 lát cắt ngang bao phủ 16.988 dặm vuông, họ đã phát hiện 17 tổ kiến có xác kiến nhiễm nấm dính với lá phía trên tổ, cho thấy một sự thịnh hành của nấm ở 100% các quy mô quần thể kiến.

Chi tiết hơn, trong một khảo sát kéo dài 12 tháng về 4 trong số những tổ kiến trên, các nhà khoa học đã đánh giá áp lực kí sinh bằng cách vẽ bản đồ các vị trí chính xác của những con kiến bị chết do nấm và tìm kiếm quanh các đường mòn gần tổ kiến.

“Chúng tôi đã giới hạn khảo sát quanh khu vực tổ kiến vì đây là khu vực những con kiến phải đi qua và quay trở lại tổ”, Loreto nói. “Để hiểu hơn những con kiến tìm đường như thế nào chúng tôi đã đo vẽ bản đồ 3D những lối mòn được hình thành do lũ kiến, và điều này cho phép chúng tôi xác định vị trí của những con kiến vật chủ tiềm năng mới, đó có thể là những con kiến trên đường đi tìm thức ăn".

Bằng cách đo vị trí của những con kiến thợ và vẽ lại những vị trí này liên quan tới tổ kiến, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng, những con kiến bị nhiễm nấm đã chết trên “ngưỡng cửa” của tổ kiến.

“Những gì mà các loại nấm hủy diệt cơ bản tạo ra là một lối đi của kẻ bắn tỉa mà những con kiến (vật chủ tương lai của nấm) phải đi ngang qua", ông Hughes nói. “Các nấm ký sinh không cần phải phát triển các cơ chế để khắc phục chống lại khả năng miễn dịch xã hội hiệu quả mà lũ kiến có được trong tổ kiến. Đồng thời, cách này giúp đảm bảo duy trì một lượng vật chủ nhạy cảm liên tục”.

Mặt dù tỷ lệ tổ kiến bị nhiễm nấm cao và sự tồn tại lâu dài của nấm qua thời gian nhưng các nhà nghiên cứu không quan sát thấy tổ kiến nào bị xóa sổ, cho thấy các chức năng của nấm kí sinh như một điều kiện kéo dài nhưng có thể chấp nhận được đối với lũ kiến.

“Chúng tôi cho rằng, loại nấm bệnh kí sinh này có thể được mô tả giống như một “căn bệnh kinh niên”, mà ở con người, có thể được kiểm soát nhưng không thể chữa khỏi được”, Loreto kết luận.