​Duy trì cân bằng muối giúp côn trùng không bị lạnh giá: Phát hiện có thể hỗ trợ kiểm soát dịch hại

Ngày đăng: 14/01/2016 Lượt xem 3775

 

Côn trùng chiếm hơn 75 phần trăm tất cả các loài động vật; một số có lợi, chẳng hạn như các loài thụ phấn, nhưng một số lại là những loài mang mầm bệnh.

 

"Côn trùng mất khả năng duy trì sự cân bằng muối và nước hợp lý khi lạnh giá. Khi chúng bị lạnh, natri và nước di chuyển từ máu của côn trùng vào trong ruột của chúng," Heath MacMillan, người đứng đầu nghiên cứu cho biết. "Đây là tin xấu đối với các côn trùng vì chúng tập trung kali trong hemolympha [máu]".

 

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports, các nhà nghiên cứu từ Canada, Đan Mạch và Anh cho thấy sự khác biệt giữa sự sống và cái chết đối với một con côn trùng khi lạnh là khả năng duy trì được nồng độ kali thấp trong máu của chúng (hemolympha).

 

Con người tạo ra nhiệt dư thừa và duy trì lượng nhiệt đó có nghĩa là duy trì sự ấm áp vào một đêm mùa đông lạnh giá. Tuy nhiên, côn trùng có nhiệt độ cơ thể giống như không khí xung quanh chúng (chúng là động vật máu lạnh), có nghĩa là nếu nhiệt độ bên ngoài là 0°C, thì nhiệt độ bên trong của côn trùng cũng là 0°C, và một chiếc mũ hay găng tay sẽ không giúp ích được gì. Nhiều loài côn trùng đã tiến hóa để có thể chịu được đáng kể những biến động lớn về nhiệt độ, nhưng những loài khác thì khá cố chấp và chết sau khi chỉ tiếp xúc ngắn với cái lạnh.

 

"Giống như chúng ta, côn trùng luôn làm việc để duy trì nồng độ kali bên ngoài các tế bào của chúng ở mức thấp, bởi vì mức độ kali cao hoàn toàn có thể làm gián đoạn tín hiệu thần kinh và khả năng co của cơ bắp. Nếu nồng độ kali cao trong giá lạnh, chúng thậm chí có thể khiến cho các mô hư hại vĩnh viễn và chết", MacMillan giải thích.

 

MacMillan cùng các cộng tác viên nghĩ rằng nếu loài côn trùng có thể duy trì sự cân bằng nước và muối trong giá lạnh, thì có thể có cái gì đó liên quan đến các ống Malpighian. Điều này là bởi vì các ống Malpighian của côn trùng là những cơ quan có vai trò sinh lý tương tự như thận của động vật có vú, giúp cho động vật có vú duy trì sự cân bằng nước và muối bằng cách loại bỏ muối và nước ra khỏi máu khi cần thiết.

 

Nhóm đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc tiếp xúc với sự lạnh giá đến sự cân bằng nước và muối trong năm loài ruồi giấm thu thập được từ các địa điểm khác nhau trên toàn cầu. "Các loài ruồi đến từ vĩ độ cao, nơi mà mùa đông lạnh hơn, thì có khả năng duy trì sự cân bằng ion và nước ở nhiệt độ thấp tốt hơn rất nhiều", MacMillan cho biết. Khả năng tồn tại trong cái lạnh dường như có liên quan một cách cụ thể với các ống Malpighian. "Các ống này ở những côn trùng có khả năng chịu lạnh giúp duy trì natri và kali ở mức bình thường trong máu trong quá trình tiếp xúc với lạnh, trong khi các ống của những côn trùng dễ dàng bị chết do nhiệt độ thấp thì mất khả năng điều chỉnh hợp lý sự cân bằng muối trong giá lạnh".

 

Johannes Overgaard, giáo sư tại Đại học Aarhus, nhận xét: "Nghiên cứu này rất quan trọng vì nó xác định các cơ chế sinh lý trong các cơ quan cụ thể mà có thể quyết định một con côn trùng sẽ sống hay chết ở nhiệt độ thấp. Đây là một bước tiến quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về khả năng chịu đựng căng thẳng của côn trùng, và có thể giúp chúng ta dự đoán các loài côn trùng khác nhau sẽ phản ứng khác nhau ra sao với biến đổi khí hậu".

 

Các tác giả của nghiên cứu hy vọng rằng, nghiên cứu này cũng sẽ góp phần vào việc phát triển các phương pháp mới để kiểm soát côn trùng gây hại. "Kiến thức nền tảng này rất quan trọng", Giáo sư Shireen Davies tại Đại học Glasgow, một đồng tác giả của nghiên cứu nhận xét. "Các ống Malpighian được điều chỉnh bởi một số hormone mà chỉ có ở côn trùng, do đó, có tiềm năng lớn trong việc làm thay đổi một cách an toàn và chính xác khả năng điều chỉnh sự cân băng nước và muối của sâu hại nông nghiệp hoặc côn trùng truyền bệnh trong thời gian căng thẳng".

Tin liên quan