Tại sao khó đập được ruồi?

Trong suốt 2 thập kỉ qua, Michael Dickinson luôn bị các phóng viên hỏi đến hàng trăm lần về nghiên cứu của ông liên quan đến cơ khí sinh học của các chuyến bay của côn trùng. Một câu hỏi từ giới báo chí luôn khiến ông phải day dứt đó là: tại sao chúng ta khó đập được ruồi?

Dickinson cho biết: “Cuối cùng tôi đã có được câu trả lời”. Ông hiện là giáo sư ngành kỹ thuật sinh học thuộc Viện công nghệ California (Caltech).

Nhờ công nghệ tạo hình kỹ thuật số tốc độ cao với độ phân giải lớn chụp lại hình ảnh ruồi giấm (Drosophila melanogaster) khi đang đối diện với chiếc vỉ đập ruồi từ từ giáng xuống, Dickinson cùng nghiên cứu sinh Gwyneth Card mới đây đã phát hiện được bí mật thủ đoạn lẩn trốn của ruồi. Từ rất lâu trước khi con ruồi bay đi, bộ não bé xíu của nó đã tính toán vị trí của mối nguy hiểm cận kề, theo đó nó lập ra kế hoạch trốn thoát rồi đặt chân ở tư thế thuận lợi để nhảy theo hướng ngược lại với mối nguy hiểm. Tất cả các hành động trên xảy ra chỉ trong vòng 100 phần nghìn giây sau khi con ruồi phát hiện ra chiếc vỉ đập.

Dickinson cho biết: “Điều này có thể minh họa bộ não của ruồi có thể xử lý thông tin giác quan để trở thành phản ứng vận động phù hợp nhanh chóng như thế nào”.

Ví dụ, video quay được cho thấy nếu chiếc vỉ đập đang giáng xuống – thực chất là chiếc đĩa màu đen với đường kính 14 cm - hạ xuống với góc 50 độ hướng đến con rùôi đang đứng ở ngay giữa một cái bục nhỏ ở ngay trước mặt con ruồi, thì nó sẽ bước chân giữa về phía trước rồi nghiêng về phía sau, sau dó nó đứng thẳng và căng chân để đẩy cả cơ thể về phía sau. Tuy nhiên khi mối nguy hiểm xuất hiện từ phía sau, nó sẽ bước chân giữa hơi về sau một chút. Do ruồi có thị trường 360 độ nên nó có thể nhìn cả ở đằng sau nó. Nếu mối đe dọa đến từ bên phải hoặc trái, con ruồi giữ chân giữa ở nguyên vị trí nhưng nghiêng cả cơ thể theo hướng đối diện trước khi nó nhảy. 

Các nhà nghiên cứu cuối cùng đã tìm ra bí mật thủ đoạn lẩn trốn của ruồi để tránh bị đập trúng. (Ảnh: iStockphoto/Michael Gatewood)

Dickinson nói: “Chúng tôi cũng phát hiện thấy con ruồi lên kế hoạch các cử động trước khi bay, nó tính toán cả vị trí cơ thể vào thời điểm nó nhìn thấy mối nguy hiểm. Khi nó phát hiện mối nguy hiểm đang tới lần đầu tiên, cơ thể của nó có thể đang ở một tư thế nào đó tùy thuộc vào hành động mà nó đang thực hiện ví dụ như chải lông, ăn, bò, hay tán tỉnh. Thí nghiệm của chúng tôi chỉ ra rằng bằng cách nào đó mà ruồi biết được khi nào nó cần phải tạo ra các biến đổi tư thế lớn, nhỏ để có được tự thế trước khi bay phù hợp. Điều này có nghĩa là con ruồi phải kết hợp các thông tin thị giác từ mắt của nó; thông tin đó cho nó biết mối nguy hiểm đến từ nơi nào; thông tin cơ khí cảm giác từ những cái chân đồng thời cho nó biết cử động như thế nào để có được tư thế trước khi bay thích hợp”.

Kết quả thu được đã mở ra những điều thú vị về hệ thần kinh của ruồi, đồng thời cho thấy trong bộ não của nó có một tấm bản đồ mà vị trí của mối đe dọa đang giáng xuống “được chuyển hóa thành kiểu vận động chân và cơ thể thích hợp trước khi bay”. “Đây là một kiểu chuyển hóa cảm giác – vận động khá phức tạp, nghiên cứu vẫn tiếp tục tìm hiểu vùng bộ não đảm nhiệm chức năng này”, Dickinson cho biết.

Nghiên cứu của Dickinson cũng chỉ ra một phương pháp tối ưu giúp chúng ta đập ruồi. “Tối nhất là không nên đập khi con ruồi đang ở vị trí bắt đầu, mà nên nhắm vào mục tiêu xa hơn một chút, hãy dự đoán xem con ruổi sẽ nhảy đến đâu khi nó phát hiện ra chiếc vỉ đập ruồi của bạn”. Bài viết về nghiên cứu của tiêu đề "Visually Mediated Motor Planning in the Escape Response of Drosophila” được công bố trên số ra ngày 28 tháng 8 trên tờ Current Biology. Nghiên cứu được Viện sức khỏe quốc gia và Quỹ khoa học quốc gia tài trợ.