Mùa xuân năm 2024 đánh dấu sự trở lại của hàng tỷ con ve sầu định kỳ đồng loạt trồi lên khỏi mặt đất sau hơn 10 năm ngủ đông dưới lòng đất. Hiện tượng tự nhiên này, được các nhà khoa học dự đoán trong nhiều năm, trùng hợp với sự bùng phát lớn của mầm bệnh nấm có tên Massospora, biến ve sầu thành vật trung gian vô tình truyền bệnh. Ve sầu định kỳ đẻ trứng trên cành cây và ấu trùng nở rơi xuống đất, nơi chúng đào hang và ăn nhựa rễ trong 13 đến 17 năm cho đến khi trưởng thành. Tùy thuộc vào loài, thời gian ủ bệnh dưới lòng đất khác nhau quyết định thời điểm chúng nổi lên và quay trở lại bề mặt để sinh sản.
Các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết chính xác cơ chế lây nhiễm của nấm Massospora. Không rõ liệu ve sầu có bị nhiễm bệnh khi chúng chui vào đất hay trong quá trình trưởng thành hay không, cũng như quá trình sinh học cụ thể nào cho phép ô nhiễm. John Cooley, phó giáo sư tại Đại học Connecticut, cho biết thực tế về mầm bệnh “kỳ lạ hơn nhiều so với khoa học viễn tưởng”. Hiện tượng này gợi ý một kịch bản viễn tưởng kinh dị: ve sầu biến thành “máy lắc muối chết người”, lây lan các bào tử gây bệnh khi chúng cố gắng sinh sản một cách tuyệt vọng.
Thao túng hành vi và hủy hoại sinh sản
Khi bào tử Massospora xâm nhập vào cơ thể ve sầu, mầm bệnh dần dần chiếm quyền kiểm soát côn trùng. Một lượng lớn bào tử gây bệnh tích tụ trong bụng của con ve sầu bị nhiễm bệnh. Cuối cùng, phần dưới của bụng tách ra hoàn toàn, bao gồm tất cả các cơ quan sinh sản ban đầu. Ở nơi từng là bụng và cơ quan sinh sản, một khối bào tử nấm màu trắng có thể nhìn thấy được. Matt Casson, phó giáo sư tại Đại học West Virginia, mô tả hiện tượng này: “Nó trông giống như một đốm phấn dính vào lưng con ve sầu”.
Bất chấp sự cắt xén sinh học tàn khốc này, những con ve sầu bị nhiễm bệnh vẫn tiếp tục tích cực cố gắng giao phối. Casson và các đồng nghiệp của ông mô tả trạng thái của những con ve sầu này là “tăng tính dục”, cho thấy mầm bệnh làm tăng ham muốn tình dục của côn trùng một cách bất thường. Những con đực bị nhiễm bệnh tích cực thu hút con cái và đồng thời thay đổi hành vi của chúng để thu hút những con đực khác. Những con ve sầu cái khỏe mạnh thường thu hút con đực bằng cách vỗ cánh, nhưng cả con đực và con cái bị nhiễm Massospora đều vỗ cánh để thu hút con đực, làm lây truyền nấm.
Nhiều cơ chế phổ biến
Giao phối chỉ là một trong những cách mà ve sầu bị nhiễm bệnh lây lan mầm bệnh. Cơ quan sinh sản của ve sầu định kỳ được khớp nối và tách rời khi chúng tách ra. Cooley giải thích rằng “một số con ve sầu có thể đi lại với cơ quan sinh sản của một con ve sầu khác gắn vào chúng”, nhân lên số điểm tiếp xúc bị ô nhiễm. Khi ve sầu bị nhiễm bệnh vỡ ra và giải phóng bào tử, chúng bay mà không có bụng dưới, theo nghĩa đen trở thành “máy lắc muối chết người” phát tán một trận mưa bào tử màu nâu xám có thể nhìn thấy được.
Các bào tử được phát tán bởi những loài côn trùng có cánh này sẽ lây nhiễm sang thế hệ ve sầu tiếp theo vẫn còn trong đất. Hơn 10 năm sau, những con ve sầu nhiễm bệnh này chui lên từ dưới lòng đất và lặp lại toàn bộ chu kỳ hủy diệt và lây lan. Mô hình mang tính chu kỳ biến đợt phá hoại năm 2024 thành một sự kiện quan trọng đối với hệ sinh thái và hành vi của động vật, tiết lộ các chiến lược kiểm soát mầm bệnh thách thức sự hiểu biết khoa học thông thường.
Vòng đời bị thay đổi do bệnh tật
Ve sầu định kỳ thường xuất hiện trên mặt đất với mật độ đặc biệt để tối đa hóa cơ hội sinh sản trong giai đoạn trưởng thành ngắn ngủi của chúng. Sự phá hoại của Massospora khai thác chính xác hành vi sinh sản mãnh liệt này, sử dụng động lực giao phối tự nhiên như một công cụ để lây lan nấm. Tác nhân gây bệnh không chỉ phá hủy các cơ quan sinh sản mà còn thay thế chúng bằng các cấu trúc nấm có chức năng như máy bơm phát tán. Sự biến đổi sinh học này thể hiện một trong những chiến lược thao túng vật chủ phức tạp nhất được quan sát thấy trong tự nhiên, trong đó mầm bệnh trực tiếp kiểm soát hành vi của côn trùng để đảm bảo sự sống sót và lây truyền của chính nó.