Từ loài ong bắt nhện ma tự dệt 'quan tài' đến những “thây ma” tự nhiên khiến giới khoa học kinh hãi

Khi nghĩ về bất kỳ hệ sinh thái nào, trước tiên bạn có thể hình dung ra loài săn mồi khét tiếng như hổ Bengal rình mồi, hay cá mập trắng lớn ẩn nấp dưới đáy đại dương sâu thẳm. Có lẽ bạn cũng sẽ liên tưởng đến hình ảnh của những con vật bị săn bắt như hươu, cá, thỏ, chuột, côn trùng và cả các loại thực vật bị động vật ăn cỏ coi là thức ăn.

Bạn có lẽ không hình dung ra những ký sinh trùng lây nhiễm vào não động vật, kiểm soát hành vi của vật chủ và biến chúng thành thây ma. Những sinh vật nhỏ bé này có thể điều khiển vật chủ để phục vụ mục tiêu cuối cùng của ký sinh trùng: sinh sản và lây truyền.

Đúng là như vậy chứ không phải chỉ có trong phim ảnh. Ngoài tự nhiên thực sự có những kẻ cướp quyền điều khiển cơ thể. Một động vật bị nhiễm có thể trông giống như bình thường, nhưng thực ra không phải vậy. Về mặt chức năng, nó đã là một thây ma, bị khống chế bởi động vật ký sinh và cam chịu thực hiện các hành vi tự hủy hoại bản thân chỉ có lợi cho kẻ xâm chiếm nó.

Vì vậy, nếu các nhà làm phim cần nguồn cảm hứng để viết bộ phim bom tấn zombie tiếp theo của Hollywood, thì không đâu khác ngoài những ví dụ sáng tạo, khủng khiếp và ấn tượng về khả năng kiểm soát tâm trí được tìm thấy trong tự nhiên.

Ký sinh trùng nấm khiến kiến chết

Một chiến lược phổ biến trong việc hình thành ký sinh trùng là thay đổi hành vi của vật chủ để phù hợp với vòng đời của chính chúng. Ví dụ, nấm thuộc chi Ophiocordyceps gắn bào tử của chúng vào lớp biểu bì của kiến. Các bào tử nảy mầm và xâm chiếm cơ thể kiến, đi xuống khí quản của nó. Các sợi nấm phát triển trong cơ thể kiến và bắt đầu ăn các cơ quan bên trong kiến. Ở giai đoạn này, Ophiocordyceps non cần vật chủ để duy trì sự sống và nuôi dưỡng chúng. Vì vậy, sợi nấm tránh các cơ quan quan trọng. Các nhà khoa học vẫn không biết làm thế nào nấm có thể phân biệt giữa các cơ quan quan trọng và không quan trọng.

Khi Ophiocordyceps muốn giải phóng bào tử của mình, loại nấm này sẽ tạo ra một chất hóa học điều khiển cơ thể của kiến. Con kiến leo lên ngọn cây, kẹp hàm để giữ nguyên vị trí. Đây là hành vi kỳ lạ đối với một con kiến. Thật vậy, mục đích duy nhất của hành vi là giúp nấm sinh sản. Một khi ký sinh trùng quyết định rằng nó đủ mạnh, nó sẽ có một bữa ăn nhẹ chết chóc cuối cùng: não của kiến. Sau đó, các thể nảy chồi từ lớp biểu bì của con kiến đã chết và giải phóng các viên nang chứa đầy bào tử. Nhờ kiến leo lên cao phơi xác nên các bào tử đủ gió và không khí để phát tán ra khu vực xung quanh và bắt đầu vòng đời mới.

Ong bắp cày bắt nhện tự dệt quan tài

Nếu loài nào đó có thể đồng cảm với loài kiến bị ký sinh, thì đó chính là loài nhện ma đáng sợ, Plesiometa argyra. Đối với loài nhện này, kẻ thù không phải là một loại nấm mà là một loài ong bắp cày ký sinh, Hymenoepimecis argyraphaga, sử dụng nhện ma làm vật chủ. Khi một con ong bắp cày cái trưởng thành muốn đẻ trứng, nó sử dụng nọc độc để làm tê liệt con nhện bị chọn làm đối tượng. Sau đó, ong gắn một quả trứng vào bụng con nhện. Sau khi ấu trùng xuất hiện một phần, nó bắt đầu chui vào con nhện, nơi nó phát triển qua các giai đoạn phát triển khác nhau. Trong giai đoạn cuối cùng, trước khi ong con trở thành ong trưởng thành, nó đã kích thích con nhện chủ quay một mạng kén. Mạng này khác hẳn với mạng thông thường do nhện giăng tơ.

Con nhện không dệt một mẫu ngẫu nhiên mà dệt một mạng có nhiệm vụ giữ và bảo vệ kén ong bắp cày một cách hoàn hảo. Sau đó, con nhện chết và ấu trùng ong bắp cày ăn xác nhện cho đến khi nó tạo thành cái kén, trú ngụ trong lớp màng mới của nó và hoàn thành quá trình biến đổi thành một con ong bắp cày trưởng thành.

Ký sinh trùng đánh cắp nỗi sợ hãi

Hiện tượng zombie hóa không ảnh hưởng đến mỗi côn trùng. Ký sinh trùng Toxoplasma chủ yếu lây nhiễm cho động vật có xương sống như chuột, gia súc và thậm chí cả con người. Toxoplasma được biết là chủ yếu lây nhiễm cho chuột cống và chuột nhắt, những loài nhiễm ký sinh trùng từ phân mèo. Ký sinh trùng phá hủy chiến lược sinh tồn chung của chuột là tránh mèo và thậm chí còn đảo ngược chiến lược đó. Chuột nhiễm Toxoplasma bị thu hút bởi mùi nước tiểu của mèo.

Các nhà khoa học cho rằng ký sinh trùng gây ra sự thay đổi tâm trạng đột ngột này bằng cách làm gián đoạn giao tiếp trong hạch hạnh nhân của chuột, vùng não điều chỉnh sự sợ hãi. Thay đổi hành vi này là cách khéo léo của Toxoplasma để tiếp cận vật chủ cuối cùng của nó - con mèo. Ở mèo, Toxoplasma có thể sinh sản và phát tán mầm thế hệ mới.

Những nang trứng của ký sinh trùng này có thể sống sót và sẵn sàng lây nhiễm cho vật chủ trong một thời gian dài. Điều đó có nghĩa là nếu hợp bào nhiễm vào nguồn nước thì chúng có thể lây nhiễm cho chim, bò và thậm chí cả con người. Trên thực tế, các nhà nghiên cứu ước tính rằng 30-50% dân số toàn cầu bị nhiễm Toxoplasma. May mắn thay, hầu hết những người khỏe mạnh đều có thể ngăn ngừa ký sinh trùng gây hại nghiêm trọng. Nhưng những ký sinh trùng có thể sống trong cơ thể vật chủ trong nhiều năm, cho đến khi hệ thống miễn dịch bị tổn hại đủ để ký sinh trùng sinh sản và gây ra bệnh toxoplasmosis, thường chỉ gây ra bệnh cúm và một số cơn đau cơ. Ở những bệnh nhân bị bệnh nặng, ký sinh trùng có thể gây co giật và mờ mắt.

Vì Toxoplasma lây nhiễm vào não nên các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ nó có thể thay đổi hành vi của con người một cách tinh vi. Nghiên cứu đã chỉ ra mối tương quan giữa nhiễm Toxoplasma và xu hướng ưa bạo lực, gồm cả hành vi tự sát. Một nghiên cứu khác thậm chí còn gợi ý rằng những đối tượng mắc bệnh toxoplasmosis có nhiều khả năng quan tâm đến các công việc mang tính ăn thua hơn do họ không biết sợ. Tuy nhiên, chúng ta cần nghiên cứu thêm về tác động tinh thần của Toxoplasma đối với con người trước khi có thể liên kết hành vi này với nhiễm trùng.

Những nghiên cứu này, mặc dù còn gây tranh cãi, khiến một số nhà khoa học thắc mắc tại sao Toxoplasma lại gặp khó khăn trong việc thay đổi hành vi của chúng ta. Không giống như chuột bị coi là vật chủ trung gian, chúng ta là vật chủ cuối cùng của Toxoplasma. Một số chuyên gia tin rằng bất kỳ sửa đổi hành vi nào ở người có thể là sự thích nghi còn sót lại ở Toxoplasma khi con người còn là thức ăn của các động vật họ mèo lớn như hàng vạn năm trước chứ không phải đứng đầu chuỗi thức ăn như hiện giờ.

Ý nghĩa hệ sinh thái

Chắc chắn, bạn nghĩ những sinh vật này thật đáng sợ. Nhưng lẽ nào chúng chủ yếu săn côn trùng ở một góc tối nào đó của khu rừng nhiệt đới mà chúng ta không bao giờ nhìn thấy? Không phải như vậy.

Ký sinh trùng được tìm thấy ở khắp mọi nơi. Trên thực tế, ở nhiều môi trường sống, tác động tích lũy của ký sinh trùng vượt xa tác động của những kẻ săn mồi hàng đầu. Ví dụ, một nghiên cứu đã định lượng sinh khối của các loài sống tự do và ký sinh ở ba cửa sông ở bang California (hầu như không phải là rừng nhiệt đới). Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng ký sinh trùng chiếm khoảng 3% tổng sinh khối trong các hệ sinh thái này. Chúng lớn hơn tất cả sinh khối của chim. Mặc dù không phải tất cả những ký sinh trùng này đều là bậc thầy kiểm soát tâm trí, nhưng phần đông trong số chúng có thể được hưởng lợi từ một sự thật đơn giản: Một ký sinh trùng có thể thay đổi hành vi của vật chủ để cải thiện khả năng phát tán sẽ có được sự ưu thế trong quá trình chọn lọc tự nhiên.

Ngoài ra, những tác động hành vi này mang lại cho các sinh vật nhỏ bé ảnh hưởng lớn đến các tương tác khác trong hệ sinh thái. Nhiều ký sinh trùng sát hại vật chủ hay khiến các vật chủ tự kết liễu sinh mệnh. Do đó, các sinh vật bị nhiễm trùng có nguy cơ tử vong cao hơn nhiều trước khi chúng có thể phát tán gen của mình. Ví dụ, loài giun dẹp Leucochloridium paradoxum khiến vật chủ ốc sên của nó co giật. Những con chim nhận thấy chuyển động này ngay lập tức và ăn luôn ốc sên. Sau đó, khi con chim thải phân trên không trung, những con giun dẹp cũng bay trong gió, tăng cơ hội lây nhiễm cho vật chủ khác.

Một lĩnh vực nghiên cứu cần quan tâm

Ký sinh trùng thần kinh là một lĩnh vực mới nổi trong nghiên cứu về ký sinh trùng kiểm soát hệ thần kinh của vật chủ. Chén thánh dành cho các nhà nghiên cứu ký sinh trùng thần kinh đang khám phá ra cơ chế mà ký sinh trùng sử dụng để sửa đổi hành vi của vật chủ. Lĩnh vực này đang ở giai đoạn sơ khai nhưng đã có những phát hiện quan trọng. Ví dụ, nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiều ký sinh trùng có thể thay đổi biểu hiện di truyền của vật chủ.

Các nhà khoa học khác đang mô tả đặc điểm của các hóa chất liên quan đến thao túng vật chủ. Liên kết thành phần hóa học với cơ chế và chức năng là một thách thức thú vị và sẽ đánh dấu một bước tiến lớn trong khoa ký sinh trùng thần kinh.

Cuối cùng, các câu hỏi về ký sinh trùng thần kinh không chỉ bắt nguồn từ sự kinh ngạc, ngạc nhiên và sợ hãi. Thay vào đó, hiểu cách thức những ký sinh trùng này gây ra có ý nghĩa quan trọng đối với khoa học thần kinh nói chung. Ví dụ, sự tương tác giữa ký sinh trùng và vật chủ chắc chắn sẽ mở rộng hiểu biết của chúng ta về cách các tế bào thần kinh, hormone và gen tương tác để điều chỉnh hành vi.

Ngoài ra, cho đến khi chúng ta hiểu điều gì đang xảy ra, chúng ta sẽ không thực sự biết liệu con người có thể là mục tiêu tiếp theo của quá trình bị “zombie hóa” hay không. Để an toàn cho chắc thì các “sen” hãy tránh xa hộp cát của “hoàng thượng”.