Đồng hồ tuần hoàn điều chỉnh hành vi của tất cả các sinh vật. Các nhà khoa học từ Đại học Würzburg hiện đã xem xét kỹ hơn các cấu trúc giải phẫu của đồng hồ và các quá trình phân tử trong ong mật.
Làm thế nào để ong mật đến thăm những bông hoa nở chính xác vào đúng thời điểm? Làm thế nào để những con ong tìm được đường trở lại tổ ngay cả khi mặt trời, thứ mà chúng dùng làm điểm tham chiếu, đã thay đổi vị trí của nó trên bầu trời? Làm thế nào để chúng truyền thông tin này cho những con ong khác? Và quá trình phân tử nào kiểm soát hành vi này và chúng diễn ra trong cấu trúc giải phẫu nào?
Chronobiology là ngành học kiểm tra những câu hỏi này và những câu hỏi khác về đồng hồ sinh học của tất cả các sinh vật sống từ sinh vật nguyên sinh đến con người. Giáo sư Charlotte Helfrich-Förster là một chuyên gia trong lĩnh vực này tại Đại học Würzburg. Cô giữ Chủ tịch Khoa Di truyền và Sinh học Thần kinh và thực hiện nghiên cứu tại Trung tâm Sinh học với trọng tâm là nhịp sinh học của côn trùng. Giờ đây, cô và nhóm của mình đã khám phá ra những chi tiết mới về những quá trình này trong ong mật. Các nhà khoa học đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Open Biology của Hiệp hội Hoàng gia.
Theo dõi một peptide
"Trong nghiên cứu hiện tại của chúng tôi, chúng tôi tập trung vào nồng độ của một peptide cụ thể trong hệ thần kinh trung ương của ong," Charlotte Helfrich-Förster giải thích. Peptide này được gọi là "yếu tố phân tán sắc tố" hoặc PDF ngắn gọn trong ngôn ngữ khoa học. Nó đã được biết là đóng một vai trò trung tâm trong đồng hồ sinh học của côn trùng trong một thời gian. Các phép đo trước đây cũng cho thấy rằng các tế bào thần kinh đặc biệt, được gọi là tế bào thần kinh đồng hồ, tạo ra PDF.
Helfrich-Förster cùng với các nhà nghiên cứu đồng nghiệp từ các trường đại học ở Regensburg và Jerusalem hiện đã xem xét kỹ lưỡng hơn các tế bào thần kinh này. Mục tiêu của họ là phân tích chi tiết các quá trình tế bào thần kinh và cấu trúc giải phẫu của đồng hồ sinh học. Với mục đích này, các nhà khoa học đã sử dụng hình ảnh có độ phân giải cao về hệ thống thần kinh trung ương của ong kết hợp với phép đo liên tục nồng độ PDF trong ngày và phân tích sau đó. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các peptide PDF nhân tạo cho ong và nghiên cứu hậu quả.
Cầu giải phẫu trong mạng đồng hồ
Charlotte Helfrich-Förster tổng hợp các kết quả chính của các thí nghiệm này như sau: "Các phân tích của chúng tôi cho thấy rằng các tế bào thần kinh PDF hướng đến các vùng não cần thiết cho việc học tập, ghi nhớ và định hướng với ánh nắng mặt trời. Sự tập trung của các protein PDF chịu những biến động đáng kể trong ngày với mức thấp tuyệt đối vào sáng sớm. Khi những con ong được cung cấp bản PDF nhân tạo, kiểu hành vi điển hình của chúng đã bị hoãn lại một lúc."
Đối với các nhà khoa học, đây là manh mối cho thấy các tế bào thần kinh đồng hồ PDF tạo thành một cầu nối giải phẫu giữa các tế bào tạo nhịp tim khác nhau trong mạng lưới đồng hồ của côn trùng. Hơn thế nữa, chúng truyền thông tin cả ngày lẫn đêm từ đồng hồ sinh học đến các vùng não kiểm soát các hành vi phức tạp như định hướng với mặt trời, trí nhớ thời gian và tổ chức công việc suốt cả ngày.
