"Ruồi xác sống" và "ve sầu xác sống" là hai hiện tượng do hai chi nấm họ hàng gần gây ra. Nấm Entomophthora muscae nhiễm ruồi nhà và ruồi giấm, khiến con ruồi bò lên chỗ cao, giương cánh rồi chết vào khoảng chiều tối, đúng tư thế giúp bào tử nấm bắn ra xa nhất. Nấm Massospora nhiễm ve sầu, thay thế phần cuối bụng bằng một khối bào tử nhưng con ve vẫn bay, vẫn tìm bạn tình, rải bào tử khắp nơi. Cả hai không gây hại cho người.
Khác với ong ký sinh hay nấm Ophiocordyceps ở kiến (đã quá nổi tiếng nhờ màn ảnh), hai chi nấm này ít được biết hơn, nhưng cách chúng điều khiển vật chủ còn tinh vi hơn nhiều người tưởng.
Họ nấm Entomophthora: "kẻ diệt côn trùng"
Tên Entomophthora ghép từ tiếng Hy Lạp, nghĩa đại ý là "kẻ huỷ diệt côn trùng". Các nấm trong bộ Entomophthorales chuyên ký sinh côn trùng và nhiều loài có khả năng thay đổi hành vi vật chủ. Chúng có một đặc điểm chung: bào tử được bắn ra từ xác vật chủ chứ không chỉ rơi xuống, nên vị trí và thời điểm vật chủ chết quyết định nấm lan đi xa được bao nhiêu.
Từ đó dễ hiểu vì sao "điều khiển hành vi" lại có lợi cho nấm: một con ruồi chết đúng lúc, đúng chỗ là một bệ phóng bào tử hoàn hảo.
Ruồi xác sống: leo lên cao, giương cánh, chết lúc hoàng hôn
Ruồi nhiễm Entomophthora muscae trải qua một trình tự mà các nhà khoa học đã quan sát từ thế kỷ 19:
- Ủ bệnh: bào tử bám vào thân ruồi, mọc xuyên qua lớp vỏ và phát triển bên trong trong khoảng vài ngày. Ruồi vẫn bay, ăn gần như bình thường.
- Leo lên cao: khi nấm đã sẵn sàng, ruồi bò lên chỗ cao như đầu cành, mép cửa sổ, trần nhà. Hiện tượng này gọi là "leo đỉnh" (summiting).
- Bám chặt: ruồi duỗi vòi, dính vào bề mặt.
- Giương cánh: hai cánh nâng lên, dang ra, để lộ phần bụng.
- Chết vào chiều tối: thời điểm chết rơi vào khoảng hoàng hôn, khi không khí mát và ẩm hơn, hợp cho nấm phát triển.
- Bắn bào tử: vài giờ sau, nấm mọc qua các khe trên bụng ruồi thành dải trắng, bắn bào tử ra xung quanh, tạo một quầng bào tử nhỏ quanh xác.
Nếu bạn từng thấy một con ruồi chết dính trên kính cửa sổ, cánh giương lên, quanh đó có một vòng bụi trắng mờ, rất có thể bạn đã gặp ruồi bị nấm này nhiễm.
Hiểu được cơ chế nhờ ruồi giấm
Một bước tiến lớn đến từ nhóm của Carolyn Elya (khi đó ở Đại học California, Berkeley), công bố trên tạp chí eLife năm 2018: họ tìm được một chủng E. muscae nhiễm ruồi giấm (Drosophila melanogaster) và nuôi được trong phòng thí nghiệm. Ruồi giấm là sinh vật mô hình kinh điển của di truyền học và thần kinh học, nên từ đây các nhà khoa học có thể tìm xem nấm tác động lên tế bào thần kinh nào. Các nghiên cứu tiếp theo của nhóm đã chỉ ra những nhóm nơ-ron và hormone liên quan tới hành vi leo đỉnh, liên hệ với đồng hồ sinh học của ruồi.
Xác ruồi cái hấp dẫn ruồi đực
Một chi tiết kỳ lạ hơn: từ thập niên 1990, các nhà nghiên cứu ở Đan Mạch ghi nhận ruồi nhà đực bị thu hút bởi xác ruồi cái đã chết vì nấm, đặc biệt những xác có bụng phình to vì nấm. Ruồi đực đến gần và bị nhiễm bào tử. Một nghiên cứu đầu thập niên 2020, cũng của các nhà khoa học Đan Mạch, cho thấy xác bị nhiễm toả ra các hợp chất bay hơi có thể đóng vai trò trong sức hút này.
Ve sầu xác sống: Massospora
Chi nấm Massospora chuyên nhiễm ve sầu. Loài nổi tiếng nhất, Massospora cicadina, nhiễm các loài ve sầu chu kỳ ở miền Đông nước Mỹ, những loài sống dưới đất 13 hoặc 17 năm rồi đồng loạt chui lên mặt đất cùng một năm.
Cách nấm này "chơi" với vật chủ rất khác Entomophthora:
- Vật chủ không chết ngay: nấm phát triển trong bụng ve, rồi phần cuối bụng rụng đi, thay bằng một khối bào tử màu trắng phấn.
- Vẫn bay, vẫn hoạt động: con ve trông như đã mất nửa thân sau vẫn bay lượn, đậu cây, đi lại, mỗi lần di chuyển lại rải bào tử.
- Thay đổi hành vi giao phối: ve đực nhiễm nấm không chỉ kêu gọi bạn tình mà còn bắt chước tín hiệu vỗ cánh của ve cái, thu hút ve đực khác đến gần. Ve đực, ve cái nhiễm nấm đều tích cực tìm "bạn tình", và mỗi lần tiếp xúc là một lần truyền bào tử.
Nói cách khác, nấm biến con ve thành một "bình rắc bào tử biết bay" và tận dụng chính bản năng sinh sản để lây lan.
Phát hiện năm 2018 về hoá chất của nấm
Năm 2018, nhóm của Matthew Kasson (Đại học West Virginia) công bố trên tạp chí Fungal Ecology rằng trong khối bào tử của một số loài Massospora có các hợp chất tác động lên hệ thần kinh, thuộc những nhóm chất trước đây chỉ biết ở thực vật hoặc ở nấm khác. Các tác giả đặt giả thuyết rằng những chất này có thể góp phần giải thích vì sao ve nhiễm bệnh vẫn hoạt động hăng hái dù cơ thể đã bị phá huỷ một phần. Đây vẫn là giả thuyết đang được nghiên cứu tiếp.
So sánh hai "chiến lược xác sống"
| Entomophthora muscae | Massospora cicadina | |
|---|---|---|
| Vật chủ | Ruồi nhà, ruồi giấm và họ hàng | Ve sầu chu kỳ 13 và 17 năm |
| Vật chủ chết khi nào | Trước khi nấm phát tán | Vẫn sống khi nấm phát tán |
| Hành vi bị thay đổi | Leo lên cao, giương cánh, chết lúc chiều tối | Tiếp tục bay, tăng hành vi tìm bạn tình, đực bắt chước tín hiệu của cái |
| Cách phát tán | Bào tử bắn ra từ xác | Bào tử rơi rắc khi ve bay và tiếp xúc |
| Kiểu "xác sống" | Điều khiển trước khi chết | "Xác sống biết bay" |
Những nấm này có hại cho người không
Không. Entomophthora và Massospora chuyên biệt với côn trùng, cần những điều kiện sinh học mà cơ thể người không có, nhất là thân nhiệt cao. Đây là khác biệt cơ bản với các kịch bản phim, nơi nấm nhảy từ côn trùng sang người.
Ngược lại, giới nông nghiệp quan tâm tới nấm ký sinh côn trùng như một hướng kiểm soát sâu bệnh sinh học. Một số nấm trong bộ Entomophthorales tự nhiên đã góp phần khống chế quần thể rệp, sâu hại; nhưng nuôi chúng ở quy mô lớn để làm thuốc trừ sâu sinh học khá khó, nên các chế phẩm thương mại thường dùng những nhóm nấm khác dễ nuôi hơn.
Góc nhìn hôm nay: tìm "xác sống" ngay quanh nhà
Ruồi nhà sống khắp thế giới, và nấm Entomophthora cũng phổ biến ở nhiều vùng, nhất là mùa ẩm mát. Lần tới thấy một con ruồi chết dính trên cửa kính, cánh giương lên, hãy nhìn kỹ (không chạm tay, dùng kính lúp nếu có). Đó là một trong những hiện tượng sinh học kỳ lạ nhất mà ai cũng có thể quan sát.
Muốn đọc thêm:
- Bài của Elya và cộng sự trên eLife (2018), truy cập mở, có video ruồi leo đỉnh.
- Bài của Kasson và cộng sự trên Fungal Ecology (2018) về hoá chất trong Massospora.
- Các trang khuyến nông của các trường đại học Mỹ có phần giải thích phổ thông về ve sầu chu kỳ và nấm Massospora vào những năm ve chui lên.
Câu hỏi thường gặp
Ruồi xác sống là gì?
Đó là ruồi bị nấm Entomophthora muscae nhiễm. Trước khi chết, ruồi bò lên chỗ cao, dính vòi vào bề mặt, giương cánh và chết vào khoảng chiều tối, rồi nấm mọc ra bắn bào tử quanh xác.
Nấm Massospora làm gì ve sầu?
Massospora phát triển trong bụng ve sầu, làm phần cuối bụng rụng và thay bằng khối bào tử. Con ve vẫn bay, vẫn tìm bạn tình, ve đực còn bắt chước tín hiệu của ve cái, nhờ đó bào tử được rải và truyền qua tiếp xúc.
Nấm biến côn trùng thành xác sống có lây sang người không?
Không. Entomophthora và Massospora chuyên ký sinh côn trùng, không phát triển được trong cơ thể người, một phần vì thân nhiệt người cao. Chuyện nấm từ côn trùng nhảy sang người chỉ có trong hư cấu.
Vì sao ruồi nhiễm nấm lại leo lên chỗ cao?
Vì bào tử của nấm được bắn ra từ xác ruồi; chết ở vị trí cao, cánh giương lên giúp bào tử bay xa hơn và rơi trúng nhiều ruồi khác. Các nghiên cứu trên ruồi giấm đã bắt đầu chỉ ra những nhóm tế bào thần kinh liên quan tới hành vi này.
Entomophthora khác Ophiocordyceps thế nào?
Cả hai đều là nấm điều khiển hành vi côn trùng nhưng thuộc các nhóm nấm khác nhau. Ophiocordyceps nổi tiếng với kiến ở rừng nhiệt đới, còn Entomophthora muscae nhiễm ruồi và rất phổ biến, có thể gặp ngay trên cửa kính nhà mình.
