Áp dụng công nghệ để xử lý dịch châu chấu phá hoại mùa màng

Một người noogn dân cố gắng chống lại bầy châu chấu tại một trang trại gần thị trấn Nanyuki, hạt Laikipia của Kenya. (Nguồn: Reuters)

Các nhà khoa học vừa tìm thấy một loại pheromone, một chất hóa học được tiết ra từ cơ thể hoạt động như một ống dẫn thông tin giữa các cá thể cùng loài, bảo vệ châu chấu khỏi bị đồng loại ăn thịt trong các cuộc sống bầy đàn.

Phát hiện trên mở đường cho việc tìm ra phương pháp hữu hiệu để kiềm chế côn trùng phàm ăn đang gây nguy hiểm cho hàng triệu người trên khắp châu Á và châu Phi về an ninh lương thực.

Vào ngày 4 tháng 5, những phát hiện của nghiên cứu nói trên đã được công bố trên Tạp chí Science.

Theo Bill Hansson, trưởng khoa thần kinh học tiến hóa thuộc Viện Max Planck của Đức, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, 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.

Trong thế giới tự nhiên, hiện tượng ăn thịt đồng loại vẫn phổ biến, chẳng hạn 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 để tạo cân bằng sinh thái giữa chúng.

[Israel phát triển robot có thể đánh hơi bằng râu châu chấu]

Châu chấu di cư (locusta migratoria) thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau và hành xử rất khác so với những con châu chấu bình thường. Loài châu chấu này thường sống "đơn độc" và ăn tương đối ít, tương tự như những con châu 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, cả đàn châu chấu di chuyển theo cùng một hướng tới khu vực có lượng thức ăn nhiều hơn do nỗi sợ bị đồng loại ăn thịt. Giai đoạn "sống thành đàn" đề cập đến quá trình này.

Theo nhà khoa học Hansson, "châu chấu ăn đồng loại từ phía sau." Do đó, nếu chúng ngừng di chuyển, những con khác sẽ ăn thịt chúng. Theo nhóm nghiên cứu, phần lớn mọi loài đồng vật sẽ có một số cách để đối phó khi bị đe.

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 trong một loạt thí nghiệm kéo dài bốn năm.

Một nhà khoa học nghiên cứu và phát hiện ra một loại pheromone của châu chấu, giúp loài này tránh bị đồng loại ăn thịt trong cuộc sống bầy đàn. (Nguồn: Reuters)

Khi vượt quá 50 con trong cùng lồng, châu chấu bắt đầu ăn thịt lẫn nhau. Tiếp theo, họ so sánh mùi phát ra từ châu chấu sống đơn độc và sống theo đàn với châu chấu sống theo bầy, tìm thấy 17 chất đặc trưng chỉ được tiết ra khi chúng sống theo bầy đàn. Chất phenylacetonitril (PAN) có tác dụng xua đuổi đồng loại được tìm thấy trong số này.

Việc sản xuất chất này dường như phù hợp với vai trò là tín hiệu yêu cầu những con khác lùi lại vì 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.

Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp CRISPR để chỉnh sửa DNA châu chấu để xác nhận phát hiện mới trên, khiến chúng không thể sản xuất PAN nữa và từ đó khiến chúng dễ dàng ăn thịt đồng loại.

Các nhà khoa học cũng đã kiểm tra hàng chục thụ thể khứu giác (có tác dụng nhận biết mùi) của châu chấu và họ đã phát hiện ra một thụ thể rất nhạy cảm với PAN. Khi họ sửa đổi gen để châu chấu không còn tạo ra thụ thể này nữa, chúng có xu hướng ăn thịt đồng loại nhiều hơn.

Nhóm nhà khoa học 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 thành đàn thay vì cạnh tranh lẫn nhau. Do đó, các phương pháp kiểm soát châu chấu sắp tới có thể sử dụng công nghệ để tạo ra sự cân bằng tinh tế hướng tới sự cạnh tranh nhiều hơn.

Mục tiêu cuối cùng là các phương pháp kiểm soát có thể giúp thu hẹp quy mô đàn châu chấu, hướng chúng đến những khu vực mà ở đó con người không thể làm việc canh tác, thay vì tiêu diệt loài châu chấu di cư./.

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống