Tín hiệu phân tử từ các anten côn trùng

Côn trùng có khứu giác rất nhạy bén. Với nồng độ phân tử mùi cực thấp trong không khí cũng đủ để chúng nhận biết bởi các tế bào thần kinh trên các anten. Các protein đặc biệt, gọi là protein thụ thể, được biểu hiện trong tế bào thần kinh để nhận biết mùi vị. Phân tử mùi gắn vào thụ thể và gây ra tín hiệu điện tử và hóa học diễn ra trong não côn trùng và đồng thời ảnh hưởng đến hành vi của chúng.

Bên cạnh thụ thể, protein khác thuộc khứu giác, bao gồm các enzyme và protein cảm ứng hóa chất, cùng tham gia. Dựa trên các nguyên lý phân tử, tất cả côn trùng hoạt động theo bản năng và cách thức sống sơ bản: tìm thức ăn, tìm bạn tình, và trong trường hợp con cái – tìm nơi đẻ trứng thích hợp để đảm bảo nguồn thức ăn dinh dưỡng và dễ tiêu hóa cho thế hệ con.

Loài sâu bướm (Lepidotera) là đối tượng nghiên cứu phổ biến bên cạnh ruồi giấm. Genome của tằm Bombyx mori được giải trình tự hoàn toàn; tuy nhiên loài côn trùng này được thuần hóa bởi con người từ vài nghìn năm trước, vì vậy loài bản địa gốc không còn thấy nữa. Mặt khác, nơi sống của sâu thuốc lá Manduca sexta, một loài bản địa Bắc Mỹ là đối tượng nghiên cứu sinh lý học về hệ khứu giác côn trùng, và gần đây cũng do cây chủ - loài thuốc lá hoang dại Nicotiana attenuata đã trở thành thực vật mô hình cho nghiên cứu sinh thái học.


Sâu thuốc lá (Manduca sexta) dùng anten để tìm hoa thuốc lá

Phân tích di truyền các anten của Manduca sexta đã xóa đi những khoảng trống trong nghiên cứu về phản ứng trực tiếp với mùi vị của côn trùng: Việc giải phóng các phân tử mùi gây stress từ cây thuốc lá được nghiên cứu kỹ, như là sự thụ phấn hoa bởi côn trùng. “Nhưng thực vật tỏa mùi – “tiếng nói ẩn dụ” - đi vào bộ não côn trùng như thế nào?” Gs. Bill Hanson, chủ nhiệm khoa Thần kinh học Tiến hóa ở Viện Max Planck nói.

Các nhà khoa học xác định được hệ thống phiên mã - transcriptome ở anten là một cơ sở quan trọng cho nghiên cứu về chức năng khứu giác của côn trùng, và đã giải trình tự hoàn toàn các gen hoạt động trong anten. Hơn nữa, họ đã xác định được số lượng RNA thông tin - mRNA của mỗi cá thể - phụ thuộc vào mỗi gen. Thông tin trình tự gồm hơn 66 triệu nucleotide đã được phân tích. Về cơ bản, kết quả được tóm tắt như sau:

- Manduca sexta có 18 protein gắn phân tử mùi (odorant binding proteins, OBPs) và 21 protein nhận biết hóa chất (chemosensory proteins, CSPs).

- Các con Manduca đực sở hữu 68 thụ thể mùi khác nhau, mỗi loại được biểu hiện ở một loại tế bào thần kinh cụ thể đi cùng với một cuộn tiểu cầu tương ứng ở não, trong khi đó con cái có 70 “đơn vị cảm ứng” này. Hầu hết các thụ thể đều được xác định trong quá trình nghiên cứu.

- 69% sản phẩm phiên mã vẫn chưa thể giải thích cho chức năng một gen cụ thể: Vai trò của chúng trong anten vẫn còn bí ẩn. Theo phán đoán có rất nhiều các cơ chế thần kinh và quá trình kích thích ở anten cần được làm sáng tỏ. Một vài mRNA được cho là chất hoạt hóa enzyme, như các enzyme ester hóa; cũng có một lượng lớn sản phẩm phiên mã điều hòa sự biểu hiện gen, chỉ ra rằng anten có thể thích nghi với hoàn cảnh sống mới thông qua điều hòa gen.

- Vấn đề di truyền học của anten dường như không quá phức tạp qua so sánh số gen hoạt động trong ruột ấu trùng nhiều gấp hai lần ở sâu trưởng thành. Chỉ có 348 gen được ưu tiên biểu hiện ở con đực; ở con cái là 729 gen. Điều này có thể do cách thức sinh sống của con cái là phải có hoạt động đặt trứng thụ tinh vào những nơi thích hợp, như là thuốc lá hoang dại, nơi làm thức ăn cho các ấu trùng non.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Quả thần kì ở Việt Nam có thể biến mọi vị thành vị ngọt

Quả thần kì ở Việt Nam có thể biến mọi vị thành vị ngọt

Việt Nam hiện đang sở hữu một loại "quả thần", có thể biến tất cả các vị trên đời này thành vị ngọt sau khi ăn nó.

Đăng ngày: 26/06/2025
Cách chọn mua cây quất đẹp, bền, nhiều tài lộc đón Tết

Cách chọn mua cây quất đẹp, bền, nhiều tài lộc đón Tết

Chơi quất ngày tết là nét truyền thống của dân việt trong ngày tết, là biểu tượng của sự sung túc, thành đạt trong năm mới.

Đăng ngày: 26/06/2025
Demodex - Loài rận chuyên ký sinh trên... da mặt người

Demodex - Loài rận chuyên ký sinh trên... da mặt người

Bạn không cần cảm thấy ngứa ngáy khi đọc thông tin này. Theo các nhà nghiên cứu, loài rận Demodex dường như không gây hại với cơ thể người và có lẽ bất kỳ ai đang sống cũng đều có chúng ở trên mặt mình.

Đăng ngày: 25/06/2025
Các loài côn trùng nguy hiểm nhất thế giới

Các loài côn trùng nguy hiểm nhất thế giới

Muỗi, ong bắp cày ở trong số những loài bọ nguy hiểm nhất thế giới. Khi đốt, chúng truyền bệnh hoặc nọc độc làm chết người.

Đăng ngày: 25/06/2025
Những loài cây ăn thịt điển hình

Những loài cây ăn thịt điển hình

Từ ruồi, muỗi cho đến chuột, ếch nhái đều có thể trở thành con mồi cho các cây ăn thịt. Loài thực vật này sở hữu các loại bẫy tinh vi và khả năng cử động nhanh như chớp.

Đăng ngày: 24/06/2025
Loài sâu róm độc nhất thế giới

Loài sâu róm độc nhất thế giới

Trong các khu rừng nhiệt đới miền Nam Brazil có một loài sâu róm được người dân địa phương gọi là “chú hề lười biếng”, tên khoa học là Lonomia.

Đăng ngày: 22/06/2025
Các loài muỗi

Các loài muỗi "kinh dị" không thèm hút máu người

Muỗi tuyết, muỗi nước, muỗi vằn Midge... là những loài muỗi không hút máu người nhưng rất hay bị con người "tàn sát".

Đăng ngày: 20/06/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News