Phát hiện mấu chốt về địa vị xã hội của loài kiến

  • 4,73
  • 4.370

Việc một con kiến trở thành kiến chúa quyền uy hay kiến thợ thấp bé phụ thuộc vào cả tự nhiên và nuôi dưỡng.

Nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng địa vị xã hội của kiến trong tổ phụ thuộc vào cả sự thừa kế di truyền lẫn thức ăn mà nó ăn khi còn nhỏ.

Các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu loài kiến thu hoạch Florida (Pogonomyrmex badius) để tìm ra nhân tố nào quyết định đến địa vị xã hội của một con kiến. 

Nhà nghiên cứu Christopher R. Smith – cựu nghiên cứu sinh thuộc đại học Illinois tại Urbana – Champaign hiện là nhà nghiên cứu hậu tiến sĩ thuộc đại học bang Arizona – cho biết: “Về cơ bản điều mà chúng tôi phát hiện ra đó là sự phức tạp. Nhân tố di truyền cũng góp phần xác định địa vị nhưng nhân tố môi trường cũng có vai trò rất lớn”. 

Nghiên cứu do nhà sinh học Andrew Suarez thuộc đại học Illinois tại Urbana – Champaign được đăng tải trên số ra tháng 8 tờ American Naturalist.

Con đực chỉ giao phối rồi chết

Trong xã hội của loài kiến P. badius chỉ có duy nhất một con đường cho con đực. Chúng chỉ được sinh ra một lần trong năm và “không có vai trò gì khác ngoài việc giao phối rồi chết”.

Đối với con cái có 3 số mệnh cho nó: một số con sẽ trở thành kiến chúa trong khi những con khác sẽ phân chia thành hai loại kiến thợ (kiến thợ chính và kiến thợ phụ). Kiến chú nặng gấp 8 lần kiến thợ phụ, trong khi kiến thợ chính nặng gấp 4 lần kiến thợ phụ. Tuy nhiên số lượng kiến thợ chính chỉ chiếm khoảng 5% số kiến thợ.

Ba địa vị của con cái trong tổ kiến thu hoạch Pogonomyrmex badius Florida bao gồm: kiến chúa, kiến thợ chính và kiến thợ phụ. (Ảnh: Adrian A.Smith)

Để phân tích tác động của yếu tố di truyền đối với địa vị, các nhà khoa học đã tiến hành kiểm tra theo dòng kiến bố với 1.200 con kiến thuộc 8 tổ khác nhau. Họ phát hiện rằng một số dòng giống cũng có lợi thế vì con cháu của một số kiến bố có khả năng trở thành kiến chúa trong khi con cái cháu của một số con bố khác lại có xu hướng trở thành kiến thợ.

Các nhà khoa học cũng tìm hiểu vai trò của dinh dưỡng trong việc xác định địa vị xã hội bằng cách phân tích chế độ dinh dưỡng của kiến ở giai đoạn nhộng – bước chuyển đổi để phát triển từ ấu trùng thành kiến trưởng thành. Nếu con kiến có chế độ ăn nhiều thịt, và ăn những con mồi ở vị trí xa hơn trong chuỗi thức ăn thì cơ thể của nó sẽ có nhiều hơn một loại nitơ đặc biệt so với con kiến ăn nhiều thức ăn có nguồn gốc thực vật.

Như vậy những con kiến sẽ trở thành kiến chú có lượng nitơ cao nhất trong cơ thể, điều này có nghĩa là chúng ăn nhiều loài ở vị trí xa hơn trong chuỗi thức ăn so với kiến thợ chính, kiến thợ chính lại có nhiều nitơ hơn so với kiến thợ phụ.

Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu không thể nói chắc chắn liệu chế độ ăn của kiến đang lớn có giúp chúng có được vị trí này hay vị trí kia hay không, hay liệu có phải sự khác biệt trong chế độ ăn hình thành sau khi kiến đã nở hay không, vì đôi khi địa vị được xác định trong giai đoạn ấu trùng. 

Kiến thợ phụ của loài kiến thu hoạch Florida đang chăm sóc nhộng và ấu trùng trong tổ. (Ảnh: Chris Smith)

Smith cho biết: “Tất cả các bằng chứng có được đến nay cho thấy sự khác biệt định tính trong vấn đề dinh dưỡng có liên quan đến việc xác định địa vị mặc dù chúng ta vẫn còn thiếu mắt xích cuối cùng để khẳng định đó thực sự là nguyên nhân”.

Câu hỏi chưa được giải đáp

Mặc dù các nhà nghiên cứu nhận thấy cả bản chất và dinh dưỡng đều giữ vai trò nhất định trong việc xác định vị trí xã hội của một cá thể nhưng họ vẫn chưa hiểu được chi tiết về cách thức tác động của hai yếu tố. Có lẽ cả di truyền lẫn dinh dưỡng đều tạo nên phản ứng hooc-mon nhằm quyết định việc con kiến sẽ trở thành kiến thợ hay kiến chúa.

Trong khi một số ít các loài côn trùng sống theo xã hội quyết định địa vị hoàn toàn nhờ yếu tố di truyền – tất cả con cháu của một con đực sẽ trở thành kiến chúa hay ong chúa trong khi con cháu của con đực khác đều trở thành kiến thợ hay ong thợ - các nhà khoa học nghĩ rằng phát hiện ở loài kiến thu hoạch Florida có thể đúng với nhiều loài khác.

Smith cho biết: “Tôi cho rằng ở mọi loài đều có sự pha trộn giữa hai yếu tố. Có một vài trường hợp tự nhiên hoàn toàn thắng thế. Nhưng tất cả những điều này cho chúng ta thấy tồn tại sự phối hợp giữa tự nhiên và dinh dưỡng ở hầu hết các loài côn trùng sống theo xã hội”.

Ông nói đó chính là lợi thế tiến hóa đối với các loài cho phép cả hai yếu tố quyết định đến địa vị xã hội.

Smith nói với LiveScience rằng: “Lợi ích của quần thể có nhân tố dinh dưỡng chính là nó cho phép tính linh hoạt tồn tại. Chúng có thể thay đổi nhanh chóng và dễ dàng địa vị thể phù hợp với môi trường tốt hơn. Nhưng có yếu tố tự nhiên lại mang lợi thế đến cho cá thể, do nó có thể phát triển để có được khả năng sinh sản. Đây là sự cân bằng giữa cái mà cá thể muốn với cái mà quần thể muốn”.

Nghiên cứu được Quỹ Clark, Chương trình Sinh học tiến hóa và Sinh thái học thuộc Đại học Illinois, Trường Graduate thuộc Đại học Illinois, Quỹ tưởng niệm Banks và Emerson và Quỹ khoa học quốc gia tài trợ.

Cập nhật: 29/08/2008 Trà Mi (Theo LiveScience)
  • 4,666666666666673
  • 4.370

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook