“Sát thủ” chuồn chuồn: Tiềm năng của tương lai

Trái với vẻ bề ngoài mỏng manh và nhỏ bé khiến nhiều người dễ liên tưởng đến một hình ảnh yếu đuối, chuồn chuồn được giới khoa học khẳng định thực sự là một “sát thủ” của thế giới côn trùng.

Loài côn trùng này sở hữu những bộ phận hay tập tính đặc biệt, giúp chúng trở thành một trong những kẻ săn mồi lành nghề nhất hành tinh.

Nhiều ý kiến cho rằng, nếu hiểu rõ được cấu trúc cơ thể và bản năng của chuồn chuồn, loài người hoàn toàn có thể tạo nên nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống, đặc biệt là y tế và quân sự.

Đôi cánh diệt khuẩn

Nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Mỹ đã chỉ ra cấu trúc “bàn chông” có khả năng diệt khuẩn cực kỳ độc đáo trên đôi cánh của loài chuồn chuồn. Cơ chế của quá trình này cực kỳ phức tạp, liên quan đến sự chênh lệch chiều cao của các gai phân bố trên bề mặt cánh cũng như cách vi khuẩn tiếp xúc với lớp gai này.

Kết quả thí nghiệm cho thấy, vi khuẩn kết nối với bàn chông nhờ tiết ra chất dịch polymer ngoại bào – loại phân tử tựa như các bàn tay được mọc thêm ra từ tế bào vi khuẩn để sản sinh lực kết dính.

Trong trường hợp vi khuẩn nằm im, chúng sẽ giữ được mạng sống. Thế nhưng, sự khập khiễng của lớp gai sẽ khiến tế bào vi khuẩn bị biến dạng khi di chuyển, tạo nên lỗ hở rò rỉ tế bào chất cùng các nội quan. Điều này khiến lớp vỏ ngoài dần bị phá hủy, tạo cơ hội để các gai tiếp tục đâm sâu vào bên trong tế bào, dẫn đến cái chết thực sự của vi khuẩn.

Từ phát hiện lý thú này, giới khoa học đã tìm ra ý tưởng phát triển các loại bề mặt kết cấu nano diệt khuẩn. Đó là các bàn đinh tí hon, có nguồn gốc từ nano silicon đen và không chịu hiện tượng kháng kháng sinh, với phạm vi ứng dụng cực kỳ rộng rãi.

Tất nhiên, để ứng dụng đi vào thực tiễn, các nhà khoa học cần phải nghiên cứu các nhóm vi khuẩn không tiết ra polymer ngoại bào để khẳng định cơ chế kháng khuẩn chính xác nhất. Bên cạnh đó, họ cũng cần tiến hành thí nghiệm sâu hơn liên quan đến bề mặt nano có lớp gai đồng đều nhằm kiểm chứng cơ chế trên cánh chuồn chuồn liệu có hiệu quả với loại bề mặt này hay không.

Tầm nhìn siêu rộng

Chuồn chuồn tiếp tục chứng minh chúng thực sự là một bậc thầy của tạo hóa khi sở hữu đôi mắt được đánh giá là siêu nhạy. Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Nhật Bản đã chỉ ra rằng mỗi mắt của chuồn chuồn bao gồm 300.000 vật kính, và mỗi vật kính này chứa đựng một thủy tinh thể cùng hàng loạt các tế bào nhạy cảm ánh sáng, có khả năng thu nhận một hình ảnh riêng.

Chưa hết, mỗi vật kính hấp thụ ánh sáng quang phổ khác nhau, giúp chuồn chuồn tiếp nhận đến 10 triệu màu sắc. Cùng với 8 đôi tế bào thần kinh thị giác làm nhiệm vụ kết hợp các hình ảnh từ vật kính, chuồn chuồn sở hữu tầm nhìn lên đến 360 độ.

Bên cạnh cặp mắt kép lớn che phủ gần như toàn bộ đầu, chuồn chuồn còn có ba con mắt phụ nhỏ hơn, có khả năng tiếp nhận hình ảnh và nhanh chóng gửi thông tin trực quan tới các trung tâm dây thần kinh vận động, cho phép chúng phản ứng trong một phần nhỏ của một giây.

Yếu tố này góp phần tạo nên sự nhạy cảm với chuyển động, cùng với khả năng phát hiện màu sắc và ánh sáng phân cực, thậm chí quan sát tốt trong điều kiện thiếu ánh sáng. Chính nhờ hệ thống thị giác tuyệt vời, chuồn chuồn nhanh chóng phát hiện bất kỳ con mồi hoặc kẻ thù tiềm năng ở bất cứ góc độ nào, khiến tỷ lệ săn mồi thành công của chuồn chuồn lên tới 95%.

Hiện nay, cấu trúc mắt của chuồn chuồn đang được nghiên cứu để sản xuất camera hay chế tạo robot và xe tự lái. Quan trọng hơn, nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống thị giác chuồn chuồn đã mở ra cơ hội phát triển con mắt nhân tạo thông minh nhằm cải thiện thị lực cho những người mù.

Các nhà khoa học Úc khẳng định họ đang thử nghiệm sản phẩm mô phỏng tầm nhìn 360 của chuồn chuồn khi tích hợp công nghệ vào mắt điện tử, nối võng mạc với một máy quay nhỏ để chuyển đổi hình ảnh thành các xung điện truyền tín hiệu trở lại não. Thành công bước đầu cho thấy người mù có thể cảm nhận được hình ảnh lờ mờ của người khác khi xuất hiện trước mặt họ.

Bản năng sát thủ

Không chỉ sở hữu những bộ phận đặc biệt, chuồn chuồn còn nổi tiếng với bản năng sát thủ. Ngay từ khi còn ở giai đoạn ấu trùng, chuồn chuồn đã phát triển khả năng săn các côn trùng nhỏ và ấu trùng khác để làm thức ăn, đặc biệt là ấu trùng muỗi.

Trong quá trình phát triển, ấu trùng chuồn chuồn có sự nhanh nhạy trong di chuyển ở môi trường nước nhờ cách bắn ra các tia nước từ bụng. Khi trưởng thành, chuồn chuồn càng thể hiện bản năng săn mồi mạnh mẽ nhờ hệ thống thị giác cùng đôi cánh sát khuẩn độc đáo.

Theo nghiên cứu, lịch sử tồn tại và tiến hóa hơn 300 triệu năm nhiều khả năng đã giúp chuồn chuồn trau dồi kỹ năng săn bắt. Tuy nhiên, bí ẩn còn nằm ở não bộ loài côn trùng này – khu vực cho phép tích hợp các yếu tố cảm biến hình ảnh và điều khiển phản xạ cực kỳ nhạy chỉ ở mức 50 mili giây trước tác động ngoại lực.

Cấu trúc não bộ của chuồn chuồn, thoạt nhìn có vẻ đơn giản, nhưng lại có khả năng tính toán vô cùng phức tạp và nhanh nhạy. Vì vậy, chuồn chuồn không lựa chọn giải pháp đuổi theo con mồi, mà tự tính toàn đường bay rồi xác định hướng chặn con mồi.

Dựa trên phát hiện này, một số hành vi của chuồn chuồn đã được phân tích trên máy tính, trong khi đó não bộ của loài côn trùng này được tái hiện dưới dạng mạng lưới neuron ảo thông qua các thuật toán.

Giới khoa học hy vọng có thể mô phỏng các đặc tính săn mồi cùng hệ thống não bộ của chuồn chuồn đến mức hoàn hảo nhất, rồi đặt vào bộ xử lý để cải thiện hệ thống dẫn đường cho tên lửa. Điều này mở ra tiềm năng phát triển hệ thống phòng thủ tên lửa nhỏ gọn, hay các thiết bị đánh chặn có thể tiêu diệt các mối đe dọa nhanh và chính xác hơn.

Nam Hồng

Theo antg.cand.com.vn