Trên những tán cây rậm rạp của hòn đảo Fiji, một mối quan hệ cộng sinh độc đáo đã được khám phá, mang lại sự coexi tence hòa bình giữa các thuộc địa kiến khác nhau. Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, những củ khoai thuộc chi Squamellaria sở hữu một cấu trúc nội tại độc đáo, cho phép các thuộc địa kiến đối thủ cùng chung sống với nhau mà không gặp phải xung đột.
Các cây thuộc chi Squamellaria là những cây thực vật biểu sinh, có nghĩa là rễ của chúng không bám vào mặt đất. Thay vào đó, chúng phát triển trong các nhánh và thân cây cao, tìm kiếm một nơi ổn định để sinh sống. Trong mối quan hệ này, cây chủ cung cấp môi trường sống ổn định cho Squamellaria mà không bị ảnh hưởng bởi những vị khách "cư trú" trên cao.
Sau khi định cư, Squamellaria bắt đầu "kinh doanh bất động sản". Ở dưới cùng của thân cây, chúng phát triển một cấu trúc rỗng gọi là domatium, dần dần lớn lên đến kích thước như một quả bóng đá. Cấu trúc vững chắc này rất hấp dẫn các loài kiến tìm chốn dung thân.
Trong tình huống cộng sinh này, những cư dân kiến trả "tiền thuê" bằng những chất hữu cơ quý giá, đồng thời Squamellaria nhận được chất dinh dưỡng từ phân và xác chết của chúng, cũng như các mảnh vụn khác mà kiến kéo vào từ mặt đất rừng. Không chỉ thế, các loài kiến còn giúp thụ phấn cho Squamellaria và vận chuyển hạt giống của cây khi di chuyển giữa các cây khác, góp phần vào sự phát triển của thế hệ mới.
/https://tf-cmsv2-smithsonianmag-media.s3.amazonaws.com/filer_public/61/76/6176dc4c-39f5-4004-8771-4ceeb25f65b6/compartment-prevent-symbiont-wars_squamellaria_tenuilfora_viti_levu_fiji_side_view_5-2_760h.png)
Mối quan hệ giữa các loài thường có nhiều hình thức khác nhau: ký sinh, trong đó một loài hưởng lợi từ sự tổn hại của loài khác; cộng sinh, trong đó cả hai loài cùng có lợi; cộng sinh một chiều, khi một loài được hưởng lợi và loài kia không bị ảnh hưởng; và ức chế, nơi một loài bị tổn hại trong khi loài kia không bị ảnh hưởng. Hơn nữa, các loài có thể cạnh tranh cho cùng nguồn tài nguyên hoặc có mối quan hệ giữa kẻ săn mồi và con mồi.
Tại những độ cao nhiệt đới, kẻ săn mồi và mưa luôn hiện hữu, đe dọa sự tồn tại của kiến. Những củ khoai trở thành tài sản quý giá, và các loài kiến khác nhau thường chiến đấu quyết liệt để giành quyền tiếp cận. Các thuộc địa kiến màu cam, đen và xám không ngần ngại chiếm lấy tổ của nhau.
Với tiềm năng xung đột như vậy, các nhà khoa học đã rất ngạc nhiên khi thấy hơn một loài kiến có thể sống trong mỗi củ khoai Squamellaria, một sự đồng tồn tại mà thông thường sẽ dẫn đến thảm họa. Nghiên cứu mới cho thấy bí quyết nằm ở cấu trúc vật lý độc đáo của những củ khoai này, với các bức tường dày và các lối đi tách biệt. Kiến trúc nội thất phức tạp này chứa các cửa ra vào, lối thoát và các buồng riêng biệt, cho phép nhiều thuộc địa kiến cùng sống trong cùng một cây mà không bao giờ va chạm.
Guillaume Chomicki, một nhà sinh học thực vật tại Đại học Durham ở Anh và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng việc chia khu vực là một giải pháp”.
Chomicki đã lần đầu tiên cắt vào một củ khoai vào năm 2014 khi leo lên những cái cây cao 12 mét trong Khu bảo tồn Rừng Waisali ở Fiji, và ông đã rất bất ngờ khi phát hiện hai loài kiến khác nhau sống hòa hợp bên trong. Để hiểu rõ hơn về điều này, ông đã mang mẫu thực vật về phòng thí nghiệm ở Munich và tạo bản đồ nội thất 3D bằng cách sử dụng phương pháp CT không xâm lấn. Ông phát hiện ra rằng các loài khác nhau tránh tương tác nhờ vào kiến trúc của Squamellaria. Khi cây phát triển, nó dần dần bổ sung thêm các buồng mới, có sẵn để cho bất kỳ một trong số 18 loài kiến địa phương có thể sinh sống.
“Cảm giác giống như nhiều căn hộ với các lối vào riêng biệt,” ông nói.
Tuy nhiên, việc làm chủ cho sự hòa bình thực ra cũng mang lại lợi ích cho chính cây. Chomicki và Susanne Renner, một nhà sinh học tại Đại học Washington ở St. Louis và là tác giả chính của bài báo, đã viết rằng: “Kiến trúc phân chia là rất quan trọng để ngăn chặn các cuộc chiến giữa các sinh vật cộng sinh và duy trì sự ổn định trong mối quan hệ của cây với tất cả những loài kiến mà nó chứa.”
Trong một thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng các cây đang nhận được lợi ích dinh dưỡng từ việc lưu giữ nhiều loài kiến. Trong một thí nghiệm khác, họ đã loại bỏ các bức tường của củ khoai và quan sát các loài kiến đối thủ lao vào cuộc tấn công chết chóc mà hiếm khi để lại bất kỳ kẻ sống sót nào.
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về cách mà các mối quan hệ cộng sinh giữa nhiều loài có thể tồn tại ổn định nhờ vào việc phân chia không gian. Đây cũng là trường hợp đầu tiên được biết đến về “các sinh vật cộng sinh động vật hung hãn sống cùng nhau trong một cây chủ duy nhất”.
Marjorie Weber, một nhà sinh thái học tiến hóa tại Đại học Michigan, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Có rất nhiều nghiên cứu tuyệt vời về sự hợp tác, nhưng điều khiến nghiên cứu này nổi bật là nó chỉ ra cách các loài có thể tương tác với nhiều đối tác một cách ổn định”.
“Đối với một cây không thể di chuyển, việc có khả năng tạo ra một ngôi nhà cho các loài kiến để đổi lấy các dịch vụ là một sự đổi mới thật tuyệt vời. Nó giống như việc sử dụng một đội quân xây dựng tuyệt vời,” Weber bổ sung.
Nguồn tham khảo: https://www.smithsonianmag.com/smar...ow-this-delicate-coexistence-works-180986971/
Các cây thuộc chi Squamellaria là những cây thực vật biểu sinh, có nghĩa là rễ của chúng không bám vào mặt đất. Thay vào đó, chúng phát triển trong các nhánh và thân cây cao, tìm kiếm một nơi ổn định để sinh sống. Trong mối quan hệ này, cây chủ cung cấp môi trường sống ổn định cho Squamellaria mà không bị ảnh hưởng bởi những vị khách "cư trú" trên cao.
Sau khi định cư, Squamellaria bắt đầu "kinh doanh bất động sản". Ở dưới cùng của thân cây, chúng phát triển một cấu trúc rỗng gọi là domatium, dần dần lớn lên đến kích thước như một quả bóng đá. Cấu trúc vững chắc này rất hấp dẫn các loài kiến tìm chốn dung thân.
Trong tình huống cộng sinh này, những cư dân kiến trả "tiền thuê" bằng những chất hữu cơ quý giá, đồng thời Squamellaria nhận được chất dinh dưỡng từ phân và xác chết của chúng, cũng như các mảnh vụn khác mà kiến kéo vào từ mặt đất rừng. Không chỉ thế, các loài kiến còn giúp thụ phấn cho Squamellaria và vận chuyển hạt giống của cây khi di chuyển giữa các cây khác, góp phần vào sự phát triển của thế hệ mới.
Mối quan hệ giữa các loài thường có nhiều hình thức khác nhau: ký sinh, trong đó một loài hưởng lợi từ sự tổn hại của loài khác; cộng sinh, trong đó cả hai loài cùng có lợi; cộng sinh một chiều, khi một loài được hưởng lợi và loài kia không bị ảnh hưởng; và ức chế, nơi một loài bị tổn hại trong khi loài kia không bị ảnh hưởng. Hơn nữa, các loài có thể cạnh tranh cho cùng nguồn tài nguyên hoặc có mối quan hệ giữa kẻ săn mồi và con mồi.
Tại những độ cao nhiệt đới, kẻ săn mồi và mưa luôn hiện hữu, đe dọa sự tồn tại của kiến. Những củ khoai trở thành tài sản quý giá, và các loài kiến khác nhau thường chiến đấu quyết liệt để giành quyền tiếp cận. Các thuộc địa kiến màu cam, đen và xám không ngần ngại chiếm lấy tổ của nhau.
Với tiềm năng xung đột như vậy, các nhà khoa học đã rất ngạc nhiên khi thấy hơn một loài kiến có thể sống trong mỗi củ khoai Squamellaria, một sự đồng tồn tại mà thông thường sẽ dẫn đến thảm họa. Nghiên cứu mới cho thấy bí quyết nằm ở cấu trúc vật lý độc đáo của những củ khoai này, với các bức tường dày và các lối đi tách biệt. Kiến trúc nội thất phức tạp này chứa các cửa ra vào, lối thoát và các buồng riêng biệt, cho phép nhiều thuộc địa kiến cùng sống trong cùng một cây mà không bao giờ va chạm.
Guillaume Chomicki, một nhà sinh học thực vật tại Đại học Durham ở Anh và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng việc chia khu vực là một giải pháp”.
Chomicki đã lần đầu tiên cắt vào một củ khoai vào năm 2014 khi leo lên những cái cây cao 12 mét trong Khu bảo tồn Rừng Waisali ở Fiji, và ông đã rất bất ngờ khi phát hiện hai loài kiến khác nhau sống hòa hợp bên trong. Để hiểu rõ hơn về điều này, ông đã mang mẫu thực vật về phòng thí nghiệm ở Munich và tạo bản đồ nội thất 3D bằng cách sử dụng phương pháp CT không xâm lấn. Ông phát hiện ra rằng các loài khác nhau tránh tương tác nhờ vào kiến trúc của Squamellaria. Khi cây phát triển, nó dần dần bổ sung thêm các buồng mới, có sẵn để cho bất kỳ một trong số 18 loài kiến địa phương có thể sinh sống.
“Cảm giác giống như nhiều căn hộ với các lối vào riêng biệt,” ông nói.
Tuy nhiên, việc làm chủ cho sự hòa bình thực ra cũng mang lại lợi ích cho chính cây. Chomicki và Susanne Renner, một nhà sinh học tại Đại học Washington ở St. Louis và là tác giả chính của bài báo, đã viết rằng: “Kiến trúc phân chia là rất quan trọng để ngăn chặn các cuộc chiến giữa các sinh vật cộng sinh và duy trì sự ổn định trong mối quan hệ của cây với tất cả những loài kiến mà nó chứa.”
Trong một thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng các cây đang nhận được lợi ích dinh dưỡng từ việc lưu giữ nhiều loài kiến. Trong một thí nghiệm khác, họ đã loại bỏ các bức tường của củ khoai và quan sát các loài kiến đối thủ lao vào cuộc tấn công chết chóc mà hiếm khi để lại bất kỳ kẻ sống sót nào.
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về cách mà các mối quan hệ cộng sinh giữa nhiều loài có thể tồn tại ổn định nhờ vào việc phân chia không gian. Đây cũng là trường hợp đầu tiên được biết đến về “các sinh vật cộng sinh động vật hung hãn sống cùng nhau trong một cây chủ duy nhất”.
Marjorie Weber, một nhà sinh thái học tiến hóa tại Đại học Michigan, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Có rất nhiều nghiên cứu tuyệt vời về sự hợp tác, nhưng điều khiến nghiên cứu này nổi bật là nó chỉ ra cách các loài có thể tương tác với nhiều đối tác một cách ổn định”.
“Đối với một cây không thể di chuyển, việc có khả năng tạo ra một ngôi nhà cho các loài kiến để đổi lấy các dịch vụ là một sự đổi mới thật tuyệt vời. Nó giống như việc sử dụng một đội quân xây dựng tuyệt vời,” Weber bổ sung.
Nguồn tham khảo: https://www.smithsonianmag.com/smar...ow-this-delicate-coexistence-works-180986971/
