Trong một cơ chế tinh tế của tiến hóa, chủng virus này đã chiếm được quyền điều khiển não bộ vật chủ và khiến nó có hành vi bất chấp tính mạng.
Đây là chân dung của một con sâu đục quả bông (Helicoverpa armigera) nhân vật chính trong câu chuyện của chúng ta ngày hôm nay. Giống như bao loài sâu bướm khác, sâu đục bông phải trải qua một vòng đời để trưởng thành, nó đi từ trứng phát triển thành ấu trùng, sau đó đến nhộng và cuối cùng mới thành bướm.
Sâu đục quả bông.
Sâu đục bông phải trải qua một vòng đời để trưởng thành.
Sâu đục bông chính là giai đoạn ấu trùng của nó. Trong giai đoạn này, nhiệm vụ của nó là phải tập trung ăn thật nhiều lá cây, tích cho no cái bụng để chuẩn bị chui xuống đất, nằm ngủ và chờ bản thân hóa thành nhộng. Nhưng đôi khi, các nhà khoa học quan sát thấy một hiện tượng vô cùng kỳ lạ:
Một vài con sâu đục bông không chịu ăn uống, khi đến ngày phải xuống đất để hóa nhộng, nó cũng không bò xuống dưới. Thay vào đó, con sâu đục bông lại leo tít lên ngọn cây và uốn éo ở đó như bị "ngáo".
Đây là một hành vi hết sức mạo hiểm với sâu đục bông. Trong khi chúng không dễ gì bị ngã, "nhảy múa" ở trên đỉnh ngọn cây nghĩa là sâu đục bông đang tự mời gọi những con chim trên bầu trời, những loài vật coi chúng như một bữa ăn ngon miệng.
Vậy tại sao những con sâu đục bông này lại làm vậy?
Thay vì leo xuống gốc để hóa nhộng, con sâu đục bông này lại leo lên đỉnh ngọn cây và uốn éo.
Bạn đừng nghĩ oan cho chúng mà tội, không phải những con sâu này đêm qua vừa chơi "đồ". Theo một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Molecular Ecology, các nhà khoa học cuối cùng cũng khám phá ra bí ẩn.
Và nó thật khủng khiếp nếu nhìn từ góc nhìn của sâu đục bông: Chúng đã bị nhiễm một virus zombie hoá. Chính chủng virus này đã chiếm quyền điều khiển não bộ và khiến sâu đục bông có hành vi bất chấp tính mạng như vậy.
Virus zombie hoá
Nghe có vẻ giống như một bộ phim kinh dị, nhưng điều này lại xảy ra khá thường xuyên trong thế giới côn trùng.
Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Nông nghiệp Trung Quốc đã bắt chúng xét nghiệm và phát hiện những con sâu này bị nhiễm một chủng virus tên là nucleopolyhedrovirus (HearNPV).
Virus HearNPV.
Sau khi đã lây nhiễm, virus HearNPV nhanh chóng chiếm quyền kiểm soát não bộ những con sâu đục bông và lái chúng bò lên đỉnh ngọn cây. Các nhà khoa học nghĩ hành vi này đã có một lịch sử hàng triệu năm trong quá trình tiến hoá.
Những con virus HearNPV làm vậy để sau khi sâu ngáo chết trên cao, chúng có thể phát tán virus theo gió và lây sang các vật chủ khác. Hoặc khi bị chim ăn thịt, virus HearNPV cũng có thể chuyển từ sâu đục bông sang chim.
Lúc này, những con sâu chỉ làm nhiệm vụ giống như những chuyến xe bus trung chuyển virus ra sân bay để chuẩn bị cất cánh.
Virus hack não sâu đục bông như thế nào?
Mặc dù những con virus HearNPV đã có truyền thống hack não sâu đục bông từ hàng triệu năm, nhưng cơ chế đó xảy ra như thế nào thì phải đến tận nghiên cứu gần đây mới được làm sáng tỏ.
"Mặc dù đã có nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đến cơ chế mà vật ký sinh và mầm bệnh điều khiển hành vi của vật chủ, nhưng có rất ít nghiên cứu sâu để xác định được chính xác đặc điểm của chúng", các nhà nghiên cứu tại Đại học Nông Nghiệp Trung Quốc cho biết.
"Ở đây, chúng tôi minh họa cách HearNPV gây ra sự tăng cường quang điều hòa ở ấu trùng H. armigera, bằng cách đánh cắp nhận thức thị giác của vật chủ và kích hoạt hành vi leo trèo, khiến ấu trùng bị nhiễm bệnh chết ở độ cao lớn".
Một con sâu đục bông chết trên ngọn cây.
Hoá ra ánh sáng, chứ không phải cao độ hay sự thay đổi trọng lực, mới là thứ virus HearNPV sử dụng để điều khiển não bộ sâu đục bông. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã làm một số thí nghiệm để khẳng định điều đó.
Trong thí nghiệm thứ nhất, họ lắp một hệ thống lưới có đèn LED và ống thủy tinh rồi đưa những con sâu đục bông nhiễm bệnh vào đó. Khi đèn LED được đặt càng cao, sâu nhiễm bệnh sẽ leo càng cao. Ngược lại, khi đèn LED được đặt thấp, hóa ra những con sâu nhiễm virus HearNPV lại bò xuống.
Thí nghiệm thứ hai sử dụng đến những con sâu đục bông đã bị làm mù mắt. Kết quả khi vật chủ không cảm nhận được ánh sáng, những con virus HearNPV đã không làm cách nào điều khiển được sâu đục bông nữa.
Các nhà khoa học Trung Quốc đặt tên cho quá trình này là phototaxis, hoặc cách mà các sinh vật hướng tới nguồn sáng Mặt trời.
"Vì ánh sáng mặt trời chiếu vào thực vật từ trên cao, nên phototaxis là một cơ chế đáng tin cậy [mà virus có thể hack vào vật chủ của nó], để đảm bảo rằng ấu trùng bị nhiễm bệnh sẽ leo lên và chết ở độ cao cực đại", nghiên cứu viết.
Sâu đục bông bị thu hút bởi ánh sáng sau khi nhiễm virus HearNPV.
Chưa dừng lại ở đó, các nhà nghiên cứu Trung Quốc còn tìm hiểu vấn đề sâu hơn bằng cách so sánh sự khác biệt di truyền giữa sâu đục bông bị nhiễm bệnh và không bị nhiễm bệnh. Họ đã tìm thấy 6 gene liên quan đến phản ứng với ánh sáng được biểu hiện khác nhau trong những cá thể nhiễm virus HearNPV. Cuối cùng, 3 gene liên quan đến phototaxis đã được tìm thấy.
Ba gene đó là HaBL (gene giúp phát hiện ánh sáng sóng ngắn), HaLW (phát hiện ánh sáng sóng dài) và TRPL (gene chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện). Khi những gene này bị cắt bỏ ở sâu đục bông bị nhiễm bệnh, chúng ít có khả năng bị thu hút bởi nguồn sáng cục bộ và không còn trèo lên đỉnh nguồn sáng nữa.
Nói tóm lại, câu chuyện của những con sâu đục bông nhiễm virus bị "ngáo" ánh sáng đã cho chúng ta thấy một cơ chế điều khiển vật chủ kì lạ của các loài ký sinh. Đây là một chiến thuật sinh tồn tinh vi mà virus đã tích lũy được sau hàng triệu năm tiến hoá.
Và nếu virus lây nhiễm sâu bướm có thể làm điều đó, biết đâu cũng có một chủng virus lây nhiễm con người làm được điều tương tự, mà một ngày các nhà khoa học sẽ phát hiện ra nó.