Phát hiện mới từ tổ ong bắp cày gợi mở ứng dụng của vật liệu huỳnh quang

Tiến sĩ Nguyễn Thị Phương Liên (Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) cùng các nhà khoa học thuộc Đại học Sorbonne và Đại học Paris mới đây đã phát hiện ra tổ của nhiều loài ông bắp cày châu Á hiển thị màu xanh lục sáng dưới tia UV. Trong bài báo đăng trên Journal of the Royal Society Interface, nhóm tác giả đã mô tả những chuyến đi của họ xuyên qua các cánh rừng nhiệt đới ở miền Bắc Việt Nam vào ban đêm và những điều kỳ lạ mà họ đã tìm thấy.

Dưới ánh sáng trắng, tổ ong bắp cày có màu trắng (bên trái). Nhưng trong bóng tối, dưới tia UV, tổ ong phát ra áng sáng xanh lục (bên phải). Ảnh: Bernd Schöllhorn và Serge Berthier.

Swanne Gordon, một nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Washington ở St. Louis, người nghiên cứu về tín hiệu côn trùng và ong, và cũng không tham gia vào nghiên cứu, nhận định: “Một khám phá mới như thế này sẽ gợi mở ra rất nhiều câu hỏi”. 

Thực chất, đã từng có nhiều loài động vật phát huỳnh quang trên các bộ phận của cơ thể chúng như cá, bọ cạp, tắc kè hoa và rùa; nhưng rất hiếm khi bắt gặp một vật liệu do sinh vật tạo ra cũng có thể phát huỳnh quang. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng về việc phát huỳnh quang sinh học (khi vật chất sống hấp thụ ánh sáng và sau đó phát lại ở bước sóng mới) trong tổ ong bắp cày ở miền Bắc nước ta.  

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra điều này một cách rất tình cờ. Bernd Schöllhorn (Giáo sư hóa học thuộc Đại học Paris), người dẫn dắt nghiên cứu, cho biết trong khi băng qua rừng vào ban đêm, họ đã phát hiện ra một thứ gì đó phát ra ánh sáng màu vàng xanh. Khi ông tắt đèn, thứ đó biến mất. Schöllhorn tiến lại gần hơn và nhận ra đó là một tổ ong bắp cày. Những loài ong bắp cày thuộc chi Polistes đã tạo nên những chiếc tổ với các ô nhỏ hình lục giáp ghép lại với nhau. Chúng bịt kín mặt dưới của những tế bào hình lục giác bằng một thứ mũ kén làm bằng sợi mềm, giúp bảo vệ những ấu trùng đang phát triển trong tổ. Và thật ngạc nhiên, những chiếc mũ kén này phát ra ánh sáng mạnh màu vàng lục khi tiếp xúc với tia UV có bước sóng từ 360 đến 400 nanomet. Trong khi đó, khi tiếp xúc với ánh sáng trắng, tổ ong có màu trắng sáng. 

“Chúng tôi đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra một loại vật chất sinh học có thể phát huỳnh quang mạnh như vậy”, nhóm nghiên cứu chia sẻ với Live Science qua email. “Theo chúng tôi được biết, chưa có một nhà nghiên cứu hay bất kỳ nhiếp ảnh gia nào từng quan sát và ghi nhận hiện tượng này trong quá khứ.” TS. Phương Liên và các nhà khoa học đã phát hiện thêm hiện tượng phát huỳnh quang ở tổ của ba loài ong bắp cày khác.

Bản thân TS. Nguyễn Thị Phương Liên và các đồng nghiệp cũng đã cân nhắc rất nhiều về ý nghĩa của hiện tượng này. Việc phát sáng huỳnh quang có thể chỉ là kết quả của sự tình cờ, hoặc là hệ quả kỳ lạ của một quá trình lý sinh ngẫu nhiên. “Đây có thể chỉ là một sản phẩm phụ ngẫu nhiên trong quá trình ong bắp cày tạo ra những tơ mềm”, chuyên gia về ong bắp cày Liz Tibbetts thuộc Đại học Michigan cho biết. 

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng những nghiên cứu trước đây với các sinh vật khác đã phát hiện ra rằng huỳnh quang có thể đóng vai trò như một ngọn hải đăng – dẫn lối cho các loài sinh vật trở về nhà vào ban đêm. Ngoài ra, các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng vật liệu huỳnh quang sinh học là phương tiện che chắn cho ấu trùng ong bắp cày khỏi những tia UV có hại của Mặt trời – nhóm nghiên cứu nghiêng về giả thuyết này hơn cả. “Các nghiên cứu trước đây cho thấy độ dài tương đối của ngày và đêm ảnh hưởng rất nhiều đến sự phát triển của ấu trùng ong”, Schöllhorn chia sẻ, do đó các nắp kén phát sáng có thể giúp kiểm soát lượng ánh sáng ban ngày chiếu vào ấu trùng khi chúng phát triển thành nhộng. 

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tìm hiểu thêm để xác định cấu trúc hóa học cho phép loại mũ kén này phát sáng. Những kiến thức đó có thể cung cấp manh mối về chức năng của nó, và gợi mở những ứng dụng của vật liệu huỳnh quang này cho các mục đích công nghệ hoặc y sinh trong tương lai. □

Anh Thư tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2021-08-asian-paper-wasp-bright-green.html
https://www.popsci.com/animals/paper-wasp-nest-fluorescent-glow/