Các nhà khoa học phát hiện loài kiến sẵn sàng giảm kích cỡ bộ não để trở thành kiến chúa

Loài kiến nhảy Ấn Độ, với tên khoa học Harpegnathos saltator, có nhiều tài năng khác nhau. Dù chỉ dài khoảng hơn 2 centimet, loài kiến có mặt ở các vùng đồng bằng Ấn Độ có thể nhảy tới độ cao 10 centimet theo chiều thẳng đứng và hạ gục con mồi lớn gấp đôi. Nếu như vậy vẫn chưa đủ ấn tượng, chúng còn có khả năng kì lạ là điều chỉnh kích cỡ bộ não.

Dù cho một số loài côn trùng khác, bao gồm loài ong mật, cũng có khả năng tăng kích cỡ não bộ, loài kiến nhảy Ấn Độ là loài côn trùng đầu tiên được biết đến với khả năng tăng và giảm kích thước não. Các nhà khoa học đứng sau nghiên cứu này cho hay, những con cái của loài sử dụng khả năng này để chuẩn bị cơ thể mình trước kì sinh nở.

Như hầu hết các bầy kiến, trong bầy kiến nhảy Ấn Độ cũng bao gồm một kiến chúa, các con đực phục vụ mục đích giao phối và tầng lớp lao động gồm toàn những con cái. Kiến chúa nắm giữ vị trí được thèm muốn nhất trong tổ, bởi nó không chỉ được hầu hạ bởi kiến thợ, mà còn sống lâu gấp hơn 5 lần. Và trong một tổ kiến kiểu mẫu, “nữ hoàng kiến” là con cái duy nhất được phép sinh sản.

Với hầu hết các loài kiến, kiến chúa được sinh ra, chứ không phải được lựa chọn. Tuy thế, loài kiến nhảy Ấn Độ lại cho phép kiến thợ tranh giành một cơ hội để trở thành kiến chúa.

Khi một con kiến nhảy Ấn Độ chúa chết đi, khoảng 70% những con cái trong bầy sẽ tham gia một cuộc đấu theo kiểu trò chơi sinh tồn, mà có thể kéo dài lên tới 40 ngày. Ở đó, những con kiến sẽ giao tranh, sử dụng râu của chúng cho tới khi còn khoảng 5 tới 10 con còn lại. Những kẻ chiến thắng khi đó dành phần còn lại của cuộc đời không làm gì cả, ngoài việc sinh nở.

Ngay khi cuộc chiến bắt đầu, các hormon tiết ra sẽ khiến những con kiến tham gia trải qua một quá trình chuyển hóa sinh lý học dữ dội, biến chúng thành những con kiến có khả năng sinh nở giống kiến chúa - gọi là gamergate. Dù cho kiến thợ và gamergate giống nhau về kích thước, cấu trúc cơ quan bên trong của chúng khác nhau rất nhiều.

Theo ông Clint Penick, giáo sư trợ lí về sinh học tại Đại học Kennesaw, Georgia, tác giả chính của nghiên cứu này cho hay: “Nếu bạn quan sát bên trong cơ thể chúng, bạn có thể thấy sự chuyển đổi mãnh liệt mà chúng trải qua.”

Tiến sĩ Penick và các đồng nghiệp đã so sánh giải phẫu bên trong của kiến thợ và gamergate, để rồi phát hiện ra việc trở thành gamergate không chỉ khiến buồn trứng của kiến thợ nở ra gấp 5 lần kích cỡ thông thường, nhưng đồng thời cũng khiến bộ não của chúng giảm đi 20% kích thước.

Các nhà nghiên cứu sau đó sử dụng công nghệ hình ảnh laser để nghiên cứu bộ não của gamergate và phát hiện ra rằng, trong suốt quá trình chuyển hóa, thùy chẩm - bộ phận chịu trách nhiệm về thị giác của chúng là phần giảm kích thước nhiều nhất. Tiến sĩ Penick cũng liên kết điều này tới thực tế rằng gamergate không cần tầm nhìn tốt trong tổ kiến. Ông nói: “Chúng sống trong môi trường tối hoàn toàn, vậy nên không có nguyên nhân gì để chúng phải giữ khả năng xử lí tín hiệu hình ảnh.”.

Những con kiến thợ chuyển hóa thành gamergate cũng trải qua quá trình giảm kích cỡ não trung tâm. Tiến sĩ Penick cho rằng điều này bởi gamergate sẽ không phải thực hiện các nhiệm vụ khó khăn về mặt nhận thức, ví dụ như tìm kiếm đồ ăn và bảo vệ tổ khỏi những kẻ săn mồi. “Những con kiến thợ cần có bộ não lớn hơn để xử lí những nhiệm vụ nặng về nhận thức này, nhưng những con gamergate thì không cần nghĩ nhiều như thế”, ông nói, “Một khi chúng chiến thắng cuộc đấu, chúng về cơ bản sẽ trở thành những cỗ máy đẻ trứng.”

Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng những con kiến này thu hẹp kích cỡ bộ não để bảo tồn năng lượng, một hành vi cũng được quan sát trên loài chuột chù Etruscan - loài có vú tí hon với khả năng thu hẹp bộ não (cũng tí hon) của nó trong mùa đông để giữ ấm các bộ phận cơ thể khác. Sau đó, vào mùa xuân, bộ não nhỏ đó sẽ phát triển trở lại.

Tiến sĩ James Traniello, giáo sư sinh học tại Đại học Boston giải thích: “Não là một bộ phận có chi phí vận hành đắt đỏ. Nó đòi hỏi rất nhiều năng lượng.”. Ông Traniello, người nghiên cứu sự phát triển não trên các loài kiến khác, tin rằng khi con kiến nhảy Ấn Độ cái chuyển hóa thành dạng gamergate, hầu hết năng lượng từng được dùng cho bộ não được chuyển hướng tới các bộ phận cơ thể chịu trách nhiệm cho việc sinh sản.

Để xác định xem liệu sự phân chia nguồn lực này là một hay hai chiều, Tiến sĩ Penick và các cộng sự đã thu thập vài con gamergate mới chuyển hóa và cách ly chúng khỏi bầy kiến. “Tôi nghĩ rằng chúng có lẽ sẽ không sống sót, nhưng chỉ trong vòng vài ngày thì chúng đã hoàn toàn chuyển hóa ngược lại.”, TS Penick kể, “Thật là thú vị khi quan sát thấy chúng đã có thể tái mở rộng vùng não của mình về đúng kích cỡ ban đầu.”.

Các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng khả năng chuyển dịch giữa kiến thợ và gamergate là một phương tiện đảm bảo rằng những con không thành công trong quá trình trở thành kiến chúa có thể quay trở lại vai trò cũ của mình - những con kiến thợ cần mẫn của bầy.

“Loài kiến này cho thấy độ mềm dẻo đáng kinh ngạc ở cả thể ấu trùng và trưởng thành. Và vì vậy, chúng có thể là một hình mẫu để nghiên cứu những thứ như biểu sinh và khả năng điều khiển tính mềm dẻo trên sinh vật sống, thậm chí có thể tính tới cả con người.” - Tiến sĩ Penick kết luận.