Mới đây, bí quyết giúp kiến chúa có thể sống lâu hơn nhiều so với những con kiến thợ đã được các nhà nghiên cứu giải mã.
Theo các nhà nghiên cứu, trong tự nhiên, những loài sinh nhiều con thì thường có tuổi thọ ngắn, trong khi những loài ít sinh sản lại có xu hướng sống lâu hơn. Đơn cử như gián có thể đẻ hàng trăm quả trứng nhưng lại có tuổi thọ chưa đầy một năm. Ngoài ra, chuột đẻ hàng chục con, nhưng cũng chỉ sống được trong một hoặc hai năm. Trong khi đó, cá voi lưng gù dù chỉ sinh được một con sau mỗi hai hoặc ba năm, nhưng lại sống trong nhiều thập kỷ.
Những ví dụ trên dường như phản ánh về chiến lược tiến hoá và tiêu thụ năng lượng để sinh sản nhanh chóng hơn, ra nhiều cá thể hơn, hoặc với mục đích duy trì sự sống cho một cá thể.
Kiến chúa có thể sống được hơn 30 năm. (Ảnh: Wildaboutants).
Tuy nhiên, theo các nhà khoa học, kiến chúa lại là trường hợp ngoại lệ. Cụ thể, ở một số loài kiến, kiến chúa có thể sống hơn 30 năm trong khi để hàng nghìn quả trứng, sau đó nở thành kiến thợ ở trong tổ. Ngược lại, đối với kiến thợ, những con cái không sinh sản, lại chỉ sống được trong vài tháng. Thế nhưng, trong hoàn cảnh đặc biệt, vì lợi ích của tổ, kiến thợ ở một số loài cũng có thể trở thành kiến chúa, và có tuổi thọ dài hơn một cách đáng kể.
Giáo sư sinh thái học Laurent Keller tại ĐH Lausanne (Thụy Sĩ) cho biết: "Hầu hết các nghiên cứu về lão hoá đều được thực hiện trên những sinh vật có tuổi thọ rất ngắn. Tuy nhiên, kiến là đối tượng hấp dẫn để nghiên cứu về quá trình lão hoá, bởi kiến chúa và kiến thợ ở trong đàn thường có cùng bộ gene, nhưng lại rất khác nhau về tuổi thọ".
Điều gì giúp kiến chúa có tuổi thọ cao? Nghiên cứu gần đây đã tiết lộ về những chi tiết quan trọng giúp loài kiến, đặc biệt là kiến chúa lại có tuổi thọ cao như vậy.
Bí quyết sống thọ của kiến chúa
Trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu tại ĐH New York chỉ ra rằng, một số kiến chúa sản sinh ra một loại protein đặc biệt để ngăn chặn tác dụng lão hoá của insulin, từ đó nhằm giúp chúng có thể tiêu thụ nhiều thức ăn bổ sung năng lượng cần thiết cho quá trình đẻ trứng mà không bị rút ngắn về tuổi thọ.
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng insulin và hệ thống tín hiệu sinh hoá mà loài kiến kích hoạt là yếu tố điều chỉnh chính của quá trình lão hoá. Trên thực tế, insulin chính là hormone từ tuyến tuỵ tiết ra và có ảnh hưởng đến cách mà các tế bào ở trong cơ thể tiếp nhận, sử dụng đường glucose. Vì vậy, insulin có ảnh hưởng cơ bản tới lượng năng lượng dành cho tế bào. Trong quá trình này, insulin còn tạo ra các gốc tự do có khả năng gây hại và các phân tử oxy hoá khác là sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất.
Nhiều nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng đây là lý do vì sao chế độ ăn kiêng hạn chế calo, giữ mức insulin thấp, dường như lại kéo dài tuổi thọ ở nhiều loài.
Insulin lại có nhiều ý nghĩa đối với loài kiến. Cụ thể, nhà sinh vật học Claude Desplan và Danny Reinberg tại ĐH New York, cho biết quá trình tiến hoá đã sắp xếp lại một số thành phần của con đường truyền insulin ở kiến. Điều này có thể giải thích tại sao kiến chúa lại sống lâu hơn.
Hormone của kiến chúa giúp nó có thể sống lâu hơn. (Ảnh: Clint Penick).
Hai nhà sinh vật học này cũng từng nghiên cứu về loài kiến nhảy Ấn Độ (tên khoa học là Harpegnathos saltator). Kiến chúa ở loài này sống được khoảng 5 năm, trong khi kiến thợ chỉ sống khoảng 7 tháng.
Tuy nhiên, ở loài này, sự khác biệt về tuổi thọ lại không ổn định. Bởi nếu kiến chúa chết hoặc bị loại khỏi thuộc địa, những con ong thợ sẽ cảm nhận thấy sự thay đổi gần như ngay lập tức, vì mùi hương của kiến chúa biến mất. Sau đó, nếu kiến thợ nào đó chiến trắng trong một cuộc chiến tranh ngôi thì sẽ trở thành kiến chúa giả.
Kiến chúa giả không chỉ có hành vi đóng giả làm "nữ vương". Thay vào đó, chúng sẽ phát triển buồng trứng và thậm chí có thể đẻ trứng, kéo dài tuổi thọ từ 3 – 4 năm.
Khi kiến thợ trở thành kiến chúa giả, nó sẽ ăn nhiều hơn, quá trình trao đổi chất sẽ thay đổi, làm nồng độ insulin tăng, từ đó kích hoạt sự phát triển của buồng trứng. Thế nhưng điều kỳ lạ là việc truyền tín hiệu insulin nhiều hơn đáng ra sẽ làm ngắn tuổi thọ, thay vì kéo dài.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy câu trả lời cho bí mật này nằm ở tín hiệu insulin. Theo đó, khi insulin liên kết với thụ thể của nó ở trên bề mặt tế bào, nó sẽ tạo ra một loạt phản ứng ở trong tế bào, bao gồm hai con đường hoá học riêng biệt. Trong đó, một con đường kích hoạt một loại enzyme gọi là MAP kinase, rất quan trọng đối với quá trình trao đổi chất và phát triển buồng trứng.
Ngoài ra, con đường khác ngăn chặn quá trình tổng hợp RNA và làm rút ngắn tuổi thọ. Nhưng ở loài kiến, con đường MAP kinase hoạt động, còn con đường kia thì không.
Nhà sinh vật học Claude Desplan, cho biết: "Imp-L2, một loại protein ở kiến, dường như có chức năng bảo vệ con đường cho phép trao đổi chất, nhưng lại ức chế con đường dẫn tới lão hoá".
Vì việc thực hiện những thí nghiệm di truyền ở trên ruồi giấm dễ dàng hơn so với kiến, nên, nhóm nghiên cứu này đang xem xét liệu họ có thể kéo dài tuổi thọ của loài này bằng cách sử dụng protein Imp-L2. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng hy vọng sẽ thí nghiệm được trên chuột để tìm ra những tác động tương tự.