Phát hiện khoa học mới có thể giúp kiểm soát dịch châu chấu phá hoại mùa màng

Các nhà khoa học vừa phát hiện ra một loại pheromone (chất hóa học được tiết ra từ cơ thể đóng vai trò thông tin giữa các cá thể cùng loài) của châu chấu, giúp loài này tránh bị đồng loại ăn thịt trong cuộc sống bầy đàn.

Phát hiện trên mở đường cho việc tìm ra phương pháp hữu hiệu để kiềm chế loài côn trùng phàm ăn đang đe dọa an ninh lương thực của hàng triệu người trên khắp châu Á và châu Phi này. Kết quả nghiên cứu trên được đăng tải trên Tạp chí Science ngày 4/5.

Trưởng nhóm nghiên cứu Bill Hansson, Trưởng khoa Thần kinh học tiến hóa thuộc Viện Max Planck của Đức, cho biết hành vi của đàn châu chấu được điều khiển không dựa trên sự phối hợp giữa các cá thể mà dựa trên nỗi sợ bị đồng loại ăn thịt.

Trên thực tế, hiện tượng ăn thịt đồng loại vẫn phổ biến trong thế giới tự nhiên, ví dụ như sư tử giết và ăn thịt những con non không phải con của chúng hoặc những con cáo ăn xác đồng loại. Đối với châu chấu, việc ăn thịt đồng loại được cho là nhằm tạo cân bằng sinh thái giữa chúng.

Châu chấu di cư (locusta migratoria) xuất hiện dưới nhiều hình thức khác nhau và hành xử rất khác biệt so với những con châu chấu thông thường. Trong phần lớn thời gian, loài châu chấu này sống “đơn độc” và ăn tương đối ít, giống như những con châu chấu có bản tính “nhút nhát”. Tuy nhiên, khi mật độ của loài này tăng lên kéo theo thức ăn khan hiếm, chúng bắt đầu sản sinh các loại hormone làm thay đổi hành vi, khiến chúng tập hợp thành bầy đàn và trở nên hung dữ hơn.

Theo nghiên cứu năm 2020 của tác giả Iain Couzin thuộc Viện Động vật Max Planck, quá trình này gọi là giai đoạn “sống thành đàn” và nỗi sợ bị đồng loại ăn thịt khiến cả đàn châu chấu di chuyển theo cùng một hướng tới khu vực có lượng thức ăn nhiều hơn. Nhà khoa học Hansson giải thích “châu chấu ăn đồng loại từ phía sau”. Vì vậy, nếu chúng ngừng di chuyển sẽ bị những con khác ăn thịt và chính điều này khiến nhóm nghiên cứu nghĩ rằng hầu hết mọi loài đồng vật sẽ có một số biện pháp đối phó khi bị đe dọa.

Trong hàng loạt thí nghiệm được thực hiện trong 4 năm, nhóm nhà nghiên cứu của Hansson lần đầu tiên xác định được tỷ lệ ăn thịt đồng loại thực sự tăng lên tỷ lệ thuận với số lượng châu chấu sống thành đàn được nuôi trong cùng một lồng. Châu chấu bắt đầu ăn thịt lẫn nhau khi vượt ngưỡng 50 con trong cùng lồng. Tiếp theo, họ so sánh mùi phát ra từ châu chấu sống đơn độc và sống theo đàn, tìm thấy 17 chất đặc trưng chỉ được tiết ra khi chúng sống theo bầy đàn. Trong số này có chất phenylacetonitril (PAN) có tác dụng xua đuổi đồng loại. PAN tham gia vào quá trình tổng hợp một loại độc tố mạnh có tên hydro xyanua đôi khi do châu chấu di cư tiết ra, vì vậy việc chất này được tiết ra dường như phù hợp với vai trò là tín hiệu yêu cầu những con khác lùi lại.

Để xác nhận phát hiện mới trên, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp CRISPR để chỉnh sửa gene châu chấu, khiến chúng không thể sản xuất PAN nữa và từ đó khiến chúng dễ ăn thịt đồng loại. Cùng với đó, các nhà khoa học đã thử nghiệm với hàng chục thụ thể khứu giác (có tác dụng nhận biết mùi) của châu chấu và đã tìm thấy một thụ thể rất nhạy cảm với PAN. Khi họ chỉnh sửa gene để châu chấu không còn tạo ra thụ thể này nữa thì chúng có xu hướng ăn thịt đồng loại nhiều hơn.

Nhóm nhà khoa học trên đánh giá phát hiện mới này giúp làm sáng tỏ “sự cân bằng phức tạp” giữa cơ chế khiến châu chấu di cư tập hợp lại sống thành đàn thay vì cạnh tranh lẫn nhau. Do đó, các phương pháp kiểm soát châu chấu trong tương lai có thể sử dụng công nghệ giúp tạo ra sự cân bằng tinh tế hướng tới sự cạnh tranh nhiều hơn. Mục tiêu cuối cùng là thay vì tiêu diệt loài châu chấu di cư, các phương pháp kiểm soát có thể giúp thu hẹp quy mô của đàn châu chấu, hướng chúng đến những khu vực mà ở đó con người không có hoạt động canh tác.