Muỗi cái mang thai triển khai vi khuẩn Elizabethkingia để tăng tốc độ phát triển của ấu trùng; đến lượt mình, ấu trùng lại giúp vi khuẩn cạnh tranh với các chủng khác.
Muỗi Aedes aegypti, vật mang nhiều căn bệnh nguy hiểm bao gồm sốt xuất huyết, virus Zika và sốt vàng da, phát triển mạnh trong nhiều môi trường khác nhau. Trong khi đặc biệt khó chịu trong rừng rậm và rừng rậm, chúng thậm chí còn phát triển mạnh mẽ ở các thành phố, đẻ trứng trong các vũng nước mưa đọng nghèo dinh dưỡng. Điều này khiến các nhà khoa học tự hỏi: làm thế nào mà chúng lại tồn tại tốt như vậy ở các khu vực đô thị?
Một bản in trước được công bố vào ngày 23 tháng 2 trên bioRxiv cho thấy muỗi cái có thể tạo ra môi trường nơi chúng đẻ trứng, tích tụ vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng trong nước cùng với con non của chúng. Các nhà nghiên cứu nói rằng việc phát triển các cách để thay đổi vi khuẩn mà muỗi mang theo có thể dẫn đến các chiến lược kiểm soát muỗi mới.
Tác giả, nhà nghiên cứu Marcelo Lorenzo, nhà sinh vật học tại Viện René Rachou ở Minas Gerais, Brazil, cho biết: “Chúng tôi luôn tự hỏi làm thế nào muỗi xoay sở để có đủ chất dinh dưỡng từ một môi trường nghèo nàn như vậy.”
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng muỗi trưởng thành có mối quan hệ cộng sinh với một số loại vi khuẩn, giúp côn trùng tiêu hóa đường và sinh ra nhiều trứng hơn. Những con cái mang thai cũng rất kén chọn hồ nước mà chúng gửi con non – chúng đẻ trứng trong nước có mùi giống như một số loại vi khuẩn, cho thấy rằng một số chủng vi khuẩn có thể giúp con non sống sót. Lorenzo và các đồng nghiệp của ông cho rằng muỗi có thể truyền những vi khuẩn hữu ích này vào nguồn nước không có chúng, điều mà Lorenzo ví như “chuẩn bị một nơi để lũ trẻ sẽ phát triển”.
“Đó là một nghiên cứu thực sự thú vị và. . . một chủ đề quan trọng, ”Jeff Riffell, một nhà thần kinh học tại Đại học Washington, người không tham gia vào công việc này, cho biết. Ông cho biết thêm, nó đặt ra một câu hỏi khác: “Liệu có sự lây truyền giữa các thế hệ trong các vi sinh vật có thể thực sự ảnh hưởng đến tuổi thọ lịch sử tự nhiên của [muỗi] không.”
Vi khuẩn mà muỗi mẹ lựa chọn
Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra xem muỗi Aedes aegypti cái đang mang thai có thể gửi vi khuẩn mà chúng đã mang trên cơ thể vào các chất nền khác hay không bằng cách để côn trùng đậu trên đĩa thức ăn đã được khử trùng. Muỗi truyền vi khuẩn chủ yếu từ ba chi gồm: trực-vi Bacillus, vi khuẩn Elizabethkingia và vi khuẩn Serratia.
Sau đó, nhóm nghiên cứu muốn kiểm tra xem những chủng vi khuẩn nào, nếu có, muỗi gửi trứng vào cùng với nước. Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã đặt một cốc nước chứa đầy thức ăn cho cá bên trong một hộp các tông vô trùng. Sau đó, họ tiến hành bốn thí nghiệm khác nhau: họ cho trứng đã được khử trùng hoặc trứng chưa được khử trùng vào nước, hoặc một con muỗi cái đói bụng đơn độc có thai hoặc không vào hộp. Khi họ nuôi cấy và xác định trình tự gen của vi khuẩn trong nước, họ nhận thấy rằng vi khuẩn phát triển trong mọi điều kiện nhưng sự đa dạng của vi khuẩn giảm đáng kể sau khi cá cái mang thai đẻ trứng trong nước (sự đa dạng tương tự trong các điều kiện khác). Họ thấy rằng sự giảm đa dạng vi khuẩn này tương quan với sự hiện diện của vi khuẩn Elizabethkingia.
“Elizabethkingia này là một loại vi khuẩn mà chúng tôi tìm thấy trong cơ thể của chúng tôi. . . các thí nghiệm về đường truyền. Và chúng tôi cũng phát hiện ra rằng nó là một loài chỉ thị ”của việc đẻ trứng, Katherine Mosquera, một nhà sinh học phân tử tại Viện René Rachou và là đồng tác giả của nghiên cứu, nói với The Scientist.
Bằng cách chiết xuất Elizabethkingia từ ruột của những con muỗi được thu thập trên cánh đồng ở Rio de Janeiro và sau đó phát triển trứng khi có sự hiện diện của nó, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng vi khuẩn này tăng tốc độ phát triển của ấu trùng, giảm thời gian muỗi nở và trưởng thành từ 180 giờ xuống còn 171 giờ. Bằng cách đẩy nhanh sự phát triển của ấu trùng, vi khuẩn có thể đẩy nhanh vòng đời của muỗi và cho phép quần thể phát triển nhanh hơn.
Xem “Bộ nhớ Muỗi: Cú hích mới của Quản lý dịch hại”
Các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết cách vi khuẩn Elizabethkingia tăng tốc độ phát triển của ấu trùng nhưng dự đoán rằng ấu trùng và vi khuẩn có mối quan hệ tương hỗ. Khi ấu trùng phát triển nhanh hơn, các nhà khoa học suy đoán chúng cũng có thể giúp vi khuẩn Elizabethkingia đánh bại các đối thủ cạnh tranh của vi khuẩn. Khi muỗi đến tuổi trưởng thành, các nghiên cứu trước đây cho rằng vi khuẩn này giúp muỗi vận chuyển đường, phá vỡ tế bào máu và đẻ nhiều trứng hơn. Các nhà nghiên cứu không biết làm thế nào vi khuẩn Elizabethkingia loại bỏ các vi khuẩn khác sau khi muỗi đưa nó vào nước nhưng suy đoán rằng khả năng sống sót của nó có thể xuất phát từ cách “[nó] kháng lại một số loại kháng sinh”, Mosquera nói, điều này có thể giúp nó tồn tại được thuốc kháng sinh được tiết ra. bởi các đối thủ cạnh tranh do vi khuẩn hoặc nấm.
Lily Khadempour, một nhà sinh thái học của Đại học Rutgers, người không tham gia vào nghiên cứu, nói với The Scientist rằng cô ấy nghĩ rằng nghiên cứu là tốt và rằng “những gì họ nhận được ở đây là vi khuẩn có khả năng trong hệ thống, vi khuẩn Elizabethkingia có thể đang phục vụ như một loài cộng sinh phòng thủ cho các ấu trùng đang phát triển. ” Cô ấy nói rằng những mối quan hệ tương hỗ như vậy đã từng được thấy trước đây ở các loài côn trùng khác như người sói và kiến mọc nấm. Trong cả hai trường hợp, một số vi khuẩn nhất định giúp vật chủ của chúng chống lại những kẻ xâm lược khác. Khadempour cho biết thêm: “Các vi sinh vật cộng sinh với côn trùng cũng có thể giúp khử độc môi trường.”
Nhóm nghiên cứu cho rằng sự thu hút của muỗi đối với vi khuẩn Elizabethkingia có thể được khai thác như một phương tiện kiểm soát dịch hại. Một chủng vi khuẩn khác là Wolbachia, hiện được sử dụng như một phương tiện ngăn chặn muỗi truyền bệnh. Khi muỗi mang vi khuẩn Wolbachia, vi khuẩn này sẽ cạnh tranh với các loại vi rút như sốt xuất huyết và Zika. Ở nhiều địa điểm, bao gồm cả Brazil, nơi nghiên cứu được tiến hành, các nhà khoa học đang cố gắng lây nhiễm vi khuẩn A. aegypti, loài thường không mang vi khuẩn Wolbachia với vi khuẩn này.
Các nhà nghiên cứu nói rằng vi khuẩn Elizabethkingia có thể được sử dụng tương tự như vi khuẩn Wolbachia, nhưng trong trường hợp này, như một thành phần của noãn sào(trứng), môi trường thúc đẩy quá trình đẻ trứng trong những điều kiện hấp dẫn nhưng gây chết người.
Các chiến lược ngăn chặn khai thác mối quan hệ tương hỗ giữa vi khuẩn Elizabethkingia và muỗi có thể bổ sung cho các chiến lược kiểm soát muỗi khác. “Chúng ta không thể chỉ sử dụng một công cụ để kiểm soát muỗi; Nhà sinh vật học và nhà nghiên cứu về vi khuẩn Wolbachia, một tác giả của nghiên cứu tên Luciano Moreira, cho biết. Lớp muỗi có thể thích nghi với việc tiếp xúc với thuốc trừ sâu và ở nhiều địa điểm, quần thể muỗi đã phát triển khả năng chống lại nhiều loại thuốc trừ sâu thông thường. Moreira cho biết thêm: “Thuốc diệt côn trùng sẽ không đủ để kiểm soát muỗi.
“Đây sẽ không phải là một viên đạn bạc. Tôi không nghĩ rằng chúng ta sẽ có một viên đạn bạc. Chúng ta biết sự tiến hóa luôn tìm ra cách của nó. . . .” Lorenzo nói rằng chúng ta cần phải quản lý dịch hại tổng hợp.
