Những xác sống của thiên nhiên, hay sự đáng sợ về thần kinh ký sinh học

Một lĩnh vực đang nổi nghiên cứu về các loài ký sinh kiểm soát hệ thần kinh của vật chủ.

Mở đầu

Khi bạn nghĩ đến một hệ sinh thái nào đó, có thể bạn sẽ hình dung ngay về những động vật săn mồi nổi tiếng nhất của nơi đó – hổ Bengal săn đuổi con mồi, hay cá mập trắng ẩn nấp dưới đáy biển sâu. Bạn cũng có thể liên tưởng đến hình ảnh các động vật bị săn đuổi – hươu, cá, thỏ, chuột, côn trùng – và những loài cây mà chúng ăn.

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

Đúng vậy, bạn đọc không sai đâu – thiên nhiên thực sự có những kẻ cướp đoạt cơ thể sống. Một vật chủ bị nhiễm trùng có thể nhìn vẫn như trước, nhưng đừng để bị đánh lừa. Nó hoạt động như một xác sống, thể hiện bộ gen của ký sinh trùng và định sẵn thực hiện những hành vi tự hủy mà chỉ có lợi cho kẻ xâm lấn của nó.

Vì vậy, nếu bạn cần nguồn cảm hứng để viết nên bộ phim xác sống Hollywood tiếp theo, hãy tìm đến những ví dụ về kiểm soát tâm trí đầy sáng tạo, ghê rợn và đáng kinh ngạc trong thế giới tự nhiên.

Loài nấm ký sinh khiến kiến chết trong tư thế cắn chặt

Một chiến lược phổ biến của các loài ký sinh tạo xác sống là thay đổi hành vi của vật chủ sao cho phù hợp với chu kỳ sống của chúng. Chẳng hạn, các loại nấm thuộc chi Ophiocordyceps bám bào tử vào lớp vỏ của kiến. Bào tử nảy mầm và xâm nhập vào cơ thể của kiến, di chuyển dọc xuống khí quản của nó. Các sợi nấm gọi là tơ nấm bắt đầu phát triển trong cơ thể kiến và ăn các cơ quan của nó. Ở giai đoạn này, Ophiocordyceps non cần vật chủ còn sống để nuôi dưỡng chúng, nên tơ nấm tránh các cơ quan quan trọng. (Hiện vẫn chưa rõ làm thế nào mà nấm có thể phân biệt giữa các cơ quan quan trọng và không quan trọng.)

Khi Ophiocordyceps muốn giải phóng bào tử của nó, nấm sẽ sản sinh ra một chất hóa học kiểm soát hoàn toàn cơ thể của kiến. Con kiến trèo lên ngọn cây, kẹp chặt hàm để giữ nguyên vị trí. Đây là hành vi kỳ lạ đối với kiến. Thật vậy, cái kẹp tử thần này chỉ nhằm giúp nấm sinh sản. Khi ký sinh trùng cảm thấy đủ mạnh, nó ăn não của kiến như bữa ăn cuối cùng. Sau đó, thể quả mọc ra từ lớp vỏ của con kiến đã chết, phát tán các bào tử đầy không khí – cho phép nấm lan rộng khắp khu vực xung quanh và bắt đầu một vòng đời mới.

Loài ong điều khiển cách nhện dệt mạng

Nếu có ai đồng cảm được với những con kiến bị ký sinh, thì đó chính là loài nhện Plesiometa argyra. Đối với loài nhện này, mối đe dọa không phải là nấm mà là một loại ong ký sinh, Hymenoepimecis argyraphaga, sử dụng loài nhện này làm vật chủ. Khi một con ong cái trưởng thành muốn đẻ trứng, nó sử dụng nọc độc để làm tê liệt vật chủ. Sau đó, nó gắn một quả trứng vào bụng nhện. Khi ấu trùng nở ra, nó bắt đầu đục vào cơ thể nhện, lớn lên qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau. Ở giai đoạn phát triển cuối cùng trước khi trưởng thành, ong kích thích nhện tạo ra một chiếc mạng kén. Mạng này hoàn toàn khác biệt so với mạng thông thường mà nhện thường dệt. Nó giống như việc Picasso đột nhiên nói: đủ rồi với chủ nghĩa lập thể, hãy vẽ một bức tranh thực tế về một nhà thờ!

Nhện không dệt mạng ngẫu nhiên – mạng này hoàn hảo để giữ và bảo vệ kén của ong. Sau đó, nhện chết, ấu trùng ong ăn xác nhện cho đến khi hình thành kén, tận hưởng chiếc giường mạng mới của mình và hoàn tất quá trình biến thái thành ong trưởng thành.

Ký sinh trùng đánh cắp nỗi sợ hãi

Hiện tượng xác sống không chỉ xảy ra ở côn trùng. Loài ký sinh trùng Toxoplasma gondii chủ yếu lây nhiễm cho các loài động vật có xương sống như chuột, gia súc và thậm chí cả con người. T. gondii được biết đến với việc lây nhiễm vào chuột và chuột cống, chúng sẽ bị nhiễm ký sinh trùng từ phân mèo. Ký sinh trùng này chiếm quyền kiểm soát chiến lược sinh tồn cơ bản của chuột – tránh xa mèo – và đảo ngược nó. Vật chủ bị thu hút bởi mùi nước tiểu của mèo.

Các nhà khoa học cho rằng ký sinh trùng gây ra sự thay đổi tâm lý đột ngột này bằng cách làm gián đoạn quá trình truyền thông tin ở hạch hạnh nhân của chuột, một vùng trong não điều tiết nỗi sợ. Việc thay đổi hành vi này là cách tuyệt vời mà T. gondii tìm đến vật chủ cuối cùng của nó – mèo. Trong cơ thể mèo, nó có thể sinh sản hữu tính và truyền ra ngoài cùng phân của mèo.

Chưa hết…

Những nang trứng của ký sinh trùng này (một thuật ngữ chỉ trứng) có thể tồn tại và sẵn sàng lây nhiễm vật chủ trong thời gian dài. Điều này có nghĩa là nếu các nang trứng này làm ô nhiễm nguồn nước – điều này khó có thể tránh khỏi – chúng có thể lây nhiễm sang chim, bò và thậm chí cả con người. Trên thực tế, các nhà nghiên cứu ước tính rằng 30-50% dân số toàn cầu đã bị nhiễm Toxoplasma. May mắn thay, hầu hết những người khỏe mạnh có thể ngăn ký sinh trùng gây hại nghiêm trọng. Nhưng ký sinh trùng này rất kiên nhẫn. Nó có thể sống trong vật chủ nhiều năm, cho đến khi hệ miễn dịch suy yếu đủ để ký sinh trùng sinh sản và gây ra bệnh toxoplasmosis, thường chỉ gây sốt nhẹ và đau cơ. Đối với những bệnh nhân ốm nặng, ký sinh trùng có thể gây co giật và mờ mắt.

Vì T. gondii lây nhiễm vào não, các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ rằng nó có thể thay đổi hành vi của con người một cách tinh vi. Nghiên cứu thú vị đã cho thấy mối liên hệ giữa nhiễm Toxoplasma và hành vi tự hủy diệt, bao gồm cả tự tử. Một nghiên cứu khác thậm chí còn gợi ý rằng sinh viên nhiễm toxoplasmosis có nhiều khả năng quan tâm đến kinh doanh hơn, do họ được cho là giảm sợ thất bại. Tuy nhiên, chúng ta cần thêm nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của Toxoplasma lên con người trước khi có thể liên kết hành vi này với nhiễm trùng.

Những nghiên cứu này, mặc dù gây tranh cãi, đã khiến một số nhà khoa học tự hỏi tại sao Toxoplasma lại cố thay đổi hành vi của con người. Không giống như chuột, chúng ta là vật chủ đường cùng đối với T. gondii. Một số chuyên gia tin rằng bất kỳ sự thay đổi hành vi nào ở người có thể là một sự thích nghi còn sót lại mà Toxoplasma phát triển khi con người, thực tế, cũng từng bị mèo truy đuổi (đương nhiên là mèo to hơn).

Ý nghĩa đối với hệ sinh thái

Chắc hẳn, bạn có thể lý luận rằng, những sinh vật này thật đáng sợ. Nhưng chúng có lẽ chỉ săn mồi những loài côn trùng trong một góc tối nào đó của khu rừng nhiệt đới mà bạn sẽ chẳng bao giờ đặt chân tới.

Nghe có vẻ yên tâm nhỉ. Nhưng điều đó là sai.

Ký sinh trùng có mặt khắp nơi. Thực tế, ở nhiều môi trường sống, tác động tích lũy của các loài ký sinh trùng lớn hơn nhiều so với các loài săn mồi hàng đầu. Chẳng hạn, một nghiên cứu đã đo lường sinh khối của các loài tự do và ký sinh ở ba cửa sông ở California (không phải là một khu rừng nhiệt đới). Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng, xét về cân nặng, ký sinh trùng chiếm khoảng 3% tổng sinh khối ở các hệ sinh thái này.

Chúng còn nặng hơn tổng sinh khối của các loài chim. Dù không phải tất cả những loài ký sinh trùng này đều là bậc thầy kiểm soát tâm trí, nhiều loài trong số đó có thể hưởng lợi từ một sự thật đơn giản: một ký sinh trùng có khả năng thay đổi hành vi của vật chủ để tăng khả năng truyền nhiễm sẽ được chọn lọc tự nhiên ủng hộ.

Ngoài ra, những tác động về hành vi này cho các sinh vật cực kỳ nhỏ bé khả năng ảnh hưởng lớn đến các tương tác khác trong hệ sinh thái. Nhiều ký sinh trùng khiến vật chủ tự hy sinh để giúp kẻ săn mồi. Các sinh vật bị nhiễm do đó có nguy cơ tử vong cao hơn nhiều trước khi chúng kịp truyền lại bộ gen của mình. Chẳng hạn, loài sán Leucochloridium paradoxum khiến vật chủ của nó, ốc sên, phải ngọ nguậy. Chim vốn đã nghĩ rằng ốc sên là món ăn ngon và chúng nhận thấy ngay chuyển động này. Sau đó, khi chim thải phân trong không trung, ấu trùng sán bay theo phân, tăng khả năng lây nhiễm sang vật chủ khác.

Một lĩnh vực nghiên cứu mới nổi

Thần kinh ký sinh học là một lĩnh vực mới nổi chuyên nghiên cứu các loài ký sinh kiểm soát hệ thần kinh của vật chủ. Mục tiêu cao cả cho các nhà thần kinh ký sinh học là khám phá cơ chế mà ký sinh trùng sử dụng để thay đổi hành vi của vật chủ. Lĩnh vực này còn non trẻ nhưng đã có những phát hiện đáng kể. Ví dụ, nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiều loại ký sinh trùng có thể thay đổi biểu hiện gen của vật chủ.

Các nhà khoa học khác đang nghiên cứu đặc điểm các chất hóa học trong nhóm dịch tiết – các chất được tiết ra để tác động lên 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 lĩnh vực thần kinh ký sinh học.

Cuối cùng, những câu hỏi trong thần kinh ký sinh học không chỉ đến từ sự kinh ngạc, ngạc nhiên và sợ hãi mà hiện tượng xác sống gợi lên. Thay vào đó, hiểu được cách các loài ký sinh trùng thực hiện điều mà chúng làm mang ý nghĩa lớn đối với khoa học thần kinh nói chung. Chẳng hạn, tương tác ký sinh trùng – vật chủ chắc chắn sẽ mở rộng hiểu biết của chúng ta về cách mà các tế bào thần kinh, hormone và gen tương tác để điều chỉnh hành vi.

Ngoài ra, cho đến khi chúng ta hiểu được chuyện gì đang xảy ra, chúng ta sẽ không thực sự biết liệu con người có thể là mục tiêu tiếp theo của hiện tượng xác sống không. Cho đến lúc đó, tôi khuyên bạn nên tránh xa hộp vệ sinh của mèo nhà bạn.