NGHIÊN CỨU CỦA FUKUDA VỀ HORMONE ĐIỀU KHIỂN LỘT XÁC VÀ BIẾN THÁI Ở TẰM

NGHIÊN CỨU CỦA FUKUDA VỀ HORMONE ĐIỀU KHIỂN LỘT XÁC VÀ BIẾN THÁI Ở TẰM

 

Các nghiên cứu của Fukuda tại Nhật Bản được xem là một trong những nền tảng quan trọng nhất của ngành nội tiết học côn trùng hiện đại. Thông qua hàng loạt thí nghiệm trực tiếp trên tằm Bombyx mori, Fukuda đã chứng minh rằng quá trình lột xác, sinh trưởng và hóa nhộng của tằm được điều khiển bởi hệ hormone phức tạp chứ không diễn ra ngẫu nhiên như nhiều người từng nghĩ trước đây.

 

 

THỜI KỲ CÔN TRÙNG HỌC CHƯA HIỂU RÕ CƠ CHẾ BIẾN THÁI

Trước các nghiên cứu của Fukuda và nhiều nhà khoa học Nhật Bản, quá trình biến thái ở côn trùng vẫn còn là một hiện tượng sinh học khá bí ẩn. Người ta biết rằng sâu non sẽ lớn lên, lột xác nhiều lần, sau đó hóa nhộng rồi trở thành côn trùng trưởng thành, nhưng cơ chế nào điều khiển quá trình này thì vẫn chưa được hiểu rõ.

Đặc biệt với tằm Bombyx mori, một loài côn trùng có biến thái hoàn toàn, quá trình chuyển từ trứng sang ấu trùng, từ ấu trùng sang nhộng rồi thành ngài trưởng thành là chuỗi biến đổi sinh học cực kỳ lớn. Các nhà khoa học bắt đầu đặt câu hỏi điều gì quyết định một con tằm tiếp tục là ấu trùng hay chuyển sang hóa nhộng.

 

NHẬT BẢN CÓ ĐỘNG LỰC RẤT LỚN ĐỂ NGHIÊN CỨU TẰM

Trong giai đoạn đầu thế kỷ 20, nghề dâu tằm tơ là ngành kinh tế rất quan trọng của Nhật Bản. Bombyx mori không chỉ là đối tượng nông nghiệp mà còn là mô hình nghiên cứu sinh học lý tưởng vì vòng đời rõ ràng, dễ nuôi, dễ quan sát lột xác và dễ thực hiện các thí nghiệm sinh lý học.

Đây là lý do Nhật Bản trở thành một trong những quốc gia tiên phong nghiên cứu nội tiết học côn trùng, trong đó Fukuda là một trong những nhà khoa học nổi bật nhất.

 

FUKUDA THỰC HIỆN CÁC THÍ NGHIỆM TRỰC TIẾP TRÊN TẰM

Điểm đặc biệt trong nghiên cứu của Fukuda là ông không chỉ quan sát mà còn can thiệp trực tiếp lên cơ thể tằm. Các thí nghiệm bao gồm buộc cơ thể ấu trùng tại nhiều vị trí khác nhau, cắt bỏ một số cơ quan nội tiết, ghép cơ quan giữa các cá thể và theo dõi phản ứng lột xác hoặc hóa nhộng của từng phần cơ thể.

Thông qua các nghiên cứu này, Fukuda phát hiện rằng quá trình phát triển của tằm phụ thuộc rất mạnh vào các tín hiệu hormone lưu thông trong huyết dịch. Đây là bước tiến rất lớn của côn trùng học thời điểm đó vì lần đầu tiên người ta bắt đầu hiểu rằng biến thái ở côn trùng được điều khiển bằng tín hiệu sinh hóa chứ không chỉ là hiện tượng phát triển tự nhiên đơn thuần.

 

 

VAI TRÒ CỦA THỂ ALLATA VÀ JUVENILE HORMONE

Một trong những phát hiện quan trọng nhất của Fukuda là vai trò của corpora allata hay còn gọi là thể allata. Đây là cơ quan nhỏ nằm gần não côn trùng và có chức năng tiết Juvenile Hormone.

Fukuda phát hiện rằng khi cơ quan này còn hoạt động mạnh thì dù tằm có lột xác, cơ thể vẫn duy trì trạng thái ấu trùng. Điều này giải thích vì sao tằm tuổi 1 lột sang tuổi 2, tuổi 2 sang tuổi 3, tuổi 3 sang tuổi 4 và tuổi 4 sang tuổi 5 mà chưa hóa nhộng.

Nói cách khác, Juvenile Hormone đóng vai trò như tín hiệu sinh học giúp cơ thể hiểu rằng “vẫn còn ở giai đoạn ấu trùng” nên sau mỗi lần lột xác cơ thể chỉ tiếp tục lớn lên chứ chưa biến thái hoàn toàn.

 

ECDYSONE LÀ HORMONE KÍCH HOẠT QUÁ TRÌNH LỘT XÁC

Bên cạnh Juvenile Hormone, Fukuda cũng nghiên cứu vai trò của hormone tuyến trước ngực, sau này được gọi là Ecdysone. Hormone này được tiết từ tuyến trước ngực dưới tác động của PTTH từ não và đóng vai trò kích hoạt quá trình thay lớp biểu bì, tái cấu trúc mô và lột xác.

Nếu không có Ecdysone thì quá trình lột xác sẽ không diễn ra. Điều này cho thấy Ecdysone là tín hiệu “khởi động” cho sự thay đổi cơ thể trong từng giai đoạn phát triển của tằm.

 

PHÁT HIỆN QUAN TRỌNG NHẤT CỦA FUKUDA

Điểm đột phá trong nghiên cứu của Fukuda là nhận ra rằng không phải chỉ một hormone riêng lẻ quyết định số phận của tằm mà chính sự phối hợp giữa Juvenile Hormone và Ecdysone mới quyết định cơ thể sẽ tiếp tục là ấu trùng hay chuyển sang hóa nhộng.

Khi Ecdysone tăng lên nhưng Juvenile Hormone vẫn còn được tiết ra từ corpora allata thì tằm sẽ lột xác nhưng vẫn tiếp tục là ấu trùng. Đây là cơ chế giúp tằm lớn dần qua từng tuổi.

Ngược lại, khi Juvenile Hormone giảm mạnh hoặc ngừng tiết nhưng Ecdysone vẫn tiếp tục hoạt động thì cơ thể bắt đầu bước vào quá trình biến thái. Lúc này tằm sẽ chín, giảm ăn, tìm nơi lên né, tạo kén rồi hóa nhộng.

Đây được xem là nguyên lý trung tâm của quá trình biến thái hoàn toàn ở côn trùng.

 

THÍ NGHIỆM BUỘC ẤU TRÙNG CỦA FUKUDA

Một số thí nghiệm nổi tiếng nhất của Fukuda liên quan tới việc buộc hoặc cô lập các phần cơ thể ấu trùng để theo dõi ảnh hưởng của hormone lưu thông trong huyết dịch.

Ông phát hiện rằng nếu hormone từ phần đầu vẫn truyền xuống thì trạng thái ấu trùng vẫn được duy trì. Nhưng nếu ảnh hưởng hormone allatotic mất đi trong khi Ecdysone vẫn tồn tại thì phần cơ thể phía sau bắt đầu có xu hướng hóa nhộng.

Những thí nghiệm này giúp chứng minh rằng hormone thực sự là tín hiệu điều khiển phát triển của toàn cơ thể chứ không chỉ ảnh hưởng cục bộ tại một vị trí riêng lẻ.

 

 

NGHIÊN CỨU CỦA FUKUDA ĐÃ THAY ĐỔI CÔN TRÙNG HỌC HIỆN ĐẠI

Trước Fukuda, người ta chỉ nhìn thấy biến thái như một hiện tượng tự nhiên. Sau các nghiên cứu này, giới khoa học bắt đầu hiểu rằng não côn trùng điều khiển hormone, hormone điều khiển gene và gene điều khiển quá trình biến đổi mô cùng cấu trúc cơ thể.

Đây là nền tảng hình thành ngành nội tiết học côn trùng hiện đại và cũng mở đường cho nhiều lĩnh vực như sinh học phát triển, sinh lý học biến thái và nghiên cứu chất điều hòa sinh trưởng côn trùng.

 

ẢNH HƯỞNG TỚI THUỐC ĐIỀU HÒA SINH TRƯỞNG CÔN TRÙNG

Sau khi cơ chế hormone được hiểu rõ hơn, các nhà khoa học bắt đầu phát triển nhóm chất điều hòa sinh trưởng côn trùng (IGRs). Đây là các chất có khả năng bắt chước Juvenile Hormone, tác động lên Ecdysone hoặc làm rối loạn quá trình tổng hợp chitin.

Nhiều loại thuốc hiện đại hiện nay hoạt động theo nguyên lý làm côn trùng không thể hoàn thành quá trình biến thái bình thường. Nền tảng của hướng nghiên cứu này bắt nguồn từ các công trình kinh điển như của Fukuda.

 

Ý NGHĨA ĐỐI VỚI NGHỀ NUÔI TẰM HIỆN ĐẠI

Các nghiên cứu của Fukuda không chỉ có giá trị học thuật mà còn giúp giải thích nhiều hiện tượng thực tế trong nghề nuôi tằm như ngủ lệch, lột xác không đều, chín bói, chín rải rác hoặc stress môi trường làm chậm phát triển.

Ngày nay người ta hiểu rằng nhiệt độ, độ ẩm, oxy, chất lượng lá dâu và stress môi trường đều có thể ảnh hưởng gián tiếp tới trạng thái sinh lý và hoạt động hormone của đàn tằm. Đó là lý do nghề nuôi tằm hiện đại ngày càng cần tiếp cận theo hướng sinh lý học thay vì chỉ dựa hoàn toàn vào kinh nghiệm truyền thống.

 

LỜI KẾT

Nghiên cứu của Fukuda là một trong những nền tảng quan trọng nhất của ngành nội tiết học côn trùng hiện đại. Công trình này đã chứng minh rằng quá trình lột xác và biến thái của tằm Bombyx mori được điều khiển bởi sự phối hợp giữa Juvenile Hormone và Ecdysone.

Khi Juvenile Hormone còn tồn tại cùng với Ecdysone, tằm sẽ tiếp tục lột xác để duy trì trạng thái ấu trùng. Khi Juvenile Hormone ngừng tiết nhưng Ecdysone vẫn hoạt động, cơ thể sẽ chuyển sang giai đoạn hóa nhộng và biến thái.

Đây là một trong những phát hiện sinh học quan trọng giúp con người hiểu rõ hơn về cơ chế phát triển của côn trùng và mở ra nền tảng cho rất nhiều nghiên cứu hiện đại sau này.

 

Tác giả: S. FUKUDA , S. Fukuda

Ngày xuất bản: 1944

Tạp chí: J. Fac. Sci. Tokyo Univ. IV

 

THÔNG TIN LIÊN LẠC

Nếu bạn đang quan tâm tới các sản phẩm của Tây Nguyên Silk và ngành nghề dâu tằm tơ tại Việt Nam, cần tư vấn kỹ thuật nuôi tằm, trồng dâu, quy trình vận hành hoặc định hướng phát triển mô hình dâu tằm tơ:

Hotline/Zalo/Whatsapp/Viber/Wechat: (+84) 971.048.948

Email: taynguyensilk.vn@gmail.com

Facebook: Tây Nguyên Silk Facebook

YouTube: Tây Nguyên Silk YouTube

Website: Tây Nguyên Silk Official Website