|
 Đang trực tuyến :
20 |
|
 Số lượt truy cập :
33270520 |
|
|
|
|
|
Bọ rùa Châu Á sử dụng vũ khí sinh học để chống lại bọ rùa Châu Âu
Thứ năm, 23-05-2013 | 08:03:44
|
|
Các loài xâm lấn đến từ Đông Á sử dụng ký sinh trùng microsporidia để qua mặt bọ rùa bản địa
Chú thích: có thể quan sát thấy sự xuất hiện hàng loạt của bọ rùa Châu Á trong mùa xuân và mùa thu. Ảnh: Andreas Vilcinskas, Đại học Justus Liebig, Giessen, Đức
Sau khi được sử dụng để kiểm soát dịch hại sinh học, bọ rùa Châu Á Harmonia đã gia tăng một cách không kiểm soát được ở Mỹ và châu Âu kể từ đầu thiên niên kỷ này. Loài này đã phát triển một cách nhanh chóng ở Đức; các nhà bảo tồn lo ngại rằng bọ rùa Châu Á sẽ vượt mặt loài bọ rùa bản địa. Các nhà khoa học từ Đại học Giessen và Viện Sinh thái học Max Planck tại Jena, Đức, hiện nay đã tìm thấy lý do tại sao con vật này lại quá thành công như vậy. Ngoài một chất kháng sinh mạnh mẽ - một hợp chất gọi là harmonine – và các peptide kháng khuẩn, dịch cơ thể của nó, là hemolymph, còn chứa ký sinh trùng microsporidia. Những sinh vật nhỏ như nấm này ký sinh trên tế bào cơ thể và có thể gây ra thiệt hại to lớn cho vật chủ của chúng. Bọ rùa Châu Á rõ ràng là có khả năng kháng lại các ký sinh trùng này trong cơ thể của chúng. Tuy nhiên, khi di chuyển sang các loài bọ rùa bản địa, microsporidia lại có thể làm cho loài này chết đi.
Bọ rùa Châu Á - một sinh vật mô hình để nghiên cứu các cuộc xâm lấn sinh học
Do có các đốm cực kỳ đa dạng nên loài bọ rùa Harmonia axyridis đôi khi được gọi là bọ rùa Harlequin. Nhưng chúng không có tính hài hước nào cả. Vào cuối thế kỷ trước, loài bọ rùa này – là loài bản địa ở Trung Quốc và Nhật Bản và do đó được gọi là bọ rùa Châu Á - đã được sử dụng thành công trong các nhà kính Châu Âu để kiểm soát rệp vừng do nó có thể ăn tươi nuốt sống hàng trăm rệp vừng mỗi ngày, cũng như nhiều loài côn trùng hoặc trứng côn trùng. Tuy nhiên, ngày nay, "kẻ giết người sinh học" này đã trốn thoát ra khỏi nhà kính và đang lan rộng ồ ạt, nhưng: Sự lan rộng nhanh chóng và thành công của một neozoon - thuật ngữ sinh học để chỉ loài đang xâm lấn các môi trường sống và hệ sinh thái mới - không chỉ là một vấn đề không thể tránh khỏi. Trong nhiều trường hợp, một loài neozoon như vậy không tồn tại hoặc nếu có thì mật độ quần thể của nó vẫn rất thấp, bởi vì các dạng sự sống ban đầu và thích nghi thường chiếm ưu thế trong nơi sinh sống sinh thái của chúng và giành chiến thắng trong các cuộc tranh giành này. Tuy nhiên, ngay sau khi Harmonia axyridis thâm nhập vào thiên nhiên, nó xâm nhập tất cả các môi trường sống, đặc biệt là những môi trường có các loài bọ cánh cứng ăn rệp vừng. Trong một thời gian rất ngắn, bọ cánh cứng bản địa bị đánh bại và những kẻ xâm lấn đã thay thế. Trong mùa thu, có thể quan sát thấy sự xuất hiện hàng loạt của bọ rùa Châu Á do bầy côn trùng này đi kiếm địa điểm ngủ đông trong nhà hoặc các khu vực có mái che khác. Chúng không chỉ là một mối phiền toái, mà chúng còn có thể gây ra các phản ứng dị ứng nghiêm trọng ở người. Khi con mồi trở nên khan hiếm, bọ rùa Châu Á có thể ăn nho để thay thế và do đó chúng thường được tìm thấy trên quả nho trong vườn nho vào mùa thu. Một khi bị tấn công, các loại hóa chất phòng thủ trong hemolymph của chúng ảnh hưởng xấu đến hương vị của rượu.
Giống như hầu hết các loài bọ rùa, bọ rùa Châu Á tiết ra dịch từ hemolymph của nó ngay sau khi nó bị tấn công bởi những kẻ thù tiềm năng. Dịch hemolymph chứa chất độc và do đó có khả năng bảo vệ cho chúng. Phải chăng bí quyết thành công của bọ rùa Châu Á nằm trong hemolymph?
Microsporidia, ký sinh trùng rất nhỏ có trong hemolymph của bọ rùa Harmonia axyridis, là chìa khóa để chúng cạnh tranh thành công với các loài bản địa
Khi so sánh với các loài bọ rùa khác, hemolymph của H. axyridis có chứa rất nhiều loại peptide kháng khuẩn khác nhau – là các protein nhỏ mà côn trùng sử dụng để chống lại mầm bệnh. Andreas Vilcinskas, Đại học Justus Liebig ở Giessen, Đức, và Heiko Vogel, Viện Hóa học Sinh thái Max Planck tại Jena, Đức, đã nghiên cứu hệ miễn dịch phức tạp của các loài côn trùng này và cô lập các gen mã hóa toàn bộ các chất kháng khuẩn rất lớn của H. axyridis. Hemolymph còn chứa một chất đặc biệt, harmonine, với hiệu ứng kháng khuẩn mạnh mẽ. Harmonine chỉ được tìm thấy trong hemolymph của H. axyridis, và rất phong phú. Cả protein và harmonine này đều rất được quan tâm trong nghiên cứu y khoa, vì chúng đem lại các đích nhắm đầy hứa hẹn cho việc phát triển của thuốc kháng sinh mới, thậm chí là những kháng sinh có khả năng chống lại bệnh sốt rét.
Khi H. axyridis và họ hàng của nó Coccinella septempunctata, có nguồn gốc ở Đức, bị nhiễm vi khuẩn gây bệnh, thì cả hai loài bọ cánh cứng này đều sản xuất các peptide kháng khuẩn. Tuy nhiên, bọ rùa Châu Á chuyển từ việc vệ sinh chung sử dụng harmonine sang một chiến lược phòng thủ hiệu quả dựa trên hàng chục peptide. "Tuy nhiên, một mình việc này không trả lời được cho câu hỏi chính của chúng tôi, đó là: liệu một hệ miễn dịch mạnh mẽ như vậy, có khả năng chống đỡ các mầm bệnh có phải là lý do duy nhất khiến cho H. axyridis chinh phục được môi trường sống của loài bọ cánh cứng khác trên toàn thế giới hay không? Phải chăng Harmonia có thể chiến thắng các loài khác chỉ vì nó có khả năng chống các mầm bệnh nhiều hơn và, tất yếu theo đó, có cơ hội sóng sót tốt hơn – hay là các yếu tố quan trọng khác đóng vai trò ở đây?" Heiko Vogel đặt câu hỏi.
Mặc dù bọ rùa thường cạnh tranh nguồn thức ăn phổ biến của chúng, rệp vừng, nhưng một số loài bọ cánh cứng cũng ăn thịt lẫn nhau. Hiện tượng này là một yếu tố quan trọng trong cuộc cạnh tranh giữa các bọ rùa ăn thịt - đặc biệt là nếu chúng cạnh tranh với một kẻ xâm lấn đặc biệt mạnh H. axyridis. H. axyridis có thể ăn bọ rùa bản địa mà không gặp hậu quả có hại nào. Ngược lại, bọ rùa bản địa khi ăn H. Axyridis sẽ chết. Làm thế nào mà lại như vậy?
Một thí nghiệm quan trọng đã tìm ra được câu trả lời cho câu hỏi này. Bên cạnh harmonine và các peptide kháng khuẩn, hemolymph của H. Axyridis còn chứa một thành phần phòng thủ thứ ba, đó là các vũ khí sinh học tí hon gọi là microsporidia. Những bào tử này cho phép kẻ xâm lấn này lây nhiễm các loài bọ cánh cứng khác, chủ yếu là bởi vì nó phổ biến ở bọ cánh cứng để ăn trứng và ấu trùng của các loài khác. Trong thí nghiệm của mình, các nhà khoa học đầu tiên tiêm harmonine vào bọ rùa C. septempunctata bản địa, để tìm hiểu xem liệu hóa chất này có gây hại cho côn trùng này hay không. Trong thực tế, việc tiêm chemolymph hoặc microsporidia tinh khiết từ H. axyridis đã có hậu quả chết người. Xem xét từ kính hiển vi có độ phân giải cao cho thấy có vô số các bào tử nhỏ trong hemolymph của bọ rùa Châu Á, các bào tử mà thậm chí còn nhỏ hơn cả hemocyte. Bào tử Microsporidia "nảy mầm" và tấn công các tế bào của C. septempunctata, tuy nhiên, chúng không nảy mầm trong H. axyridis. Bọ rùa Châu Á có thể vô hiệu hóa các loại vũ khí sinh học này trong hemolymph của riêng mình, nhưng các bào tử trở nên hoạt động cao ngay sau khi chúng đến được dịch cơ thể của loài bọ cánh cứng khác. Khả năng miễn dịch rất mạnh mẽ của H. axyridis với các tác nhân gây bệnh và ảnh hưởng của ký sinh trùng microsporidia có thể giải thích cho sự thành công về mặt sinh thái của kẻ xâm lược Châu Á này khi nó vẫn tiếp tục đánh bại các loài bản địa trên khắp Châu Âu. Hiện nay các nhà nghiên cứu đang quan tâm tìm hiểu cách H. axyridis vô hiệu hóa ký sinh trùng microsporidia ra sao trong hemolymph của chúng.
Xem thêm tại http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-05/mpif-alb051313.php
Thanh Vân - Dostdongnai, Theo Eurekalert. |
Trở lại
In
Số lần xem: 4311
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
