Kiến thợ công lá về tổ. Ảnh: PBS.

Kiến là một trong những nhóm động vật thành công nhất trên hành tinh khi hiện diện ở mọi nơi, từ khu vực ôn đới, rừng mưa nhiệt đới, cồn cát sa mạc đến công trình dân sinh. Chúng được biết đến là côn trùng có tập tính xã hội cao, làm việc nhóm hiệu quả và có khả năng mang vác vật nặng gấp nhiều lần khối lượng cơ thể.

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Zoology hôm 19/10, các nhà sinh vật học từ Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST) của Nhật Bản và Đại học Sorbonne của Pháp đã tập trung nghiên cứu những sinh vật nhỏ bé này ở quy mô cá thể, nhằm giải mã sức mạnh đáng kinh ngạc của kiến thợ.

"Kiến thợ cũng tiến hóa từ côn trùng bay. Chúng tôi tin rằng việc mất đi đôi cánh có liên quan trực tiếp đến sự phát triển sức mạnh của chúng", Giáo sư Evan Economo tại OIST, trưởng nhóm nghiên cứu, nhấn mạnh.

Kiến thợ và kiến chúa (có cánh) đều tiến hóa từ côn trùng bay. Ảnh: Philip Gronski.

Biết bay có thể là ước mơ của nhiều người, nhưng thực tế, điều đó tạo ra những hạn chế lớn trong việc xây dựng cơ thể. Ở côn trùng, cơ cánh chiếm một không gian lớn trong lồng ngực, đôi khi vượt quá 50%. Điều này có nghĩa là các nhóm cơ điều khiển vận động của đầu, chân và bụng sẽ bị hạn chế và chèn ép lên khung xương ngoài.

Khi cơ cánh mất đi, các nhóm cơ khác sẽ có nhiều không gian hơn để phát triển và tổ chức lại. Dựa trên luận điểm này, Economo cùng các cộng sự muốn tạo ra một bức tranh chi tiết cao về những gì đang diễn ra bên trong lồng ngực của kiến thợ. Họ tập trung nghiên cứu hai loài kiến có họ hàng xa là Euponera sikorae (kiến chúa có cánh) và Cataglyphis savignyi (kiến chúa không có cánh).

Các nhà sinh vật học đã sử dụng công nghệ tia X tiên tiến để quét giải phẫu cả bên trong và bên ngoài, giống như chụp CT trong bệnh viện nhưng ở độ phân giải cao hơn nhiều. Từ dữ liệu này, nhóm nghiên cứu lập bản đồ tất cả các cơ của kiến thợ và mô hình hóa chúng dưới dạng 3D. Kết quả thu được là một hình ảnh toàn diện bên trong lồng ngực.

"Trong lồng ngực của kiến thợ, mọi thứ được tổ chức một cách hoàn hảo. Ba nhóm cơ điều khiển đầu, chân và bụng đều giãn nở về thể tích, giúp chúng có thêm sức mạnh. Cơ cổ thay đổi về hình dạng để hỗ trợ di chuyển đầu tốt hơn. Sự gắn kết bên trong của các cơ cũng được tăng cường", Tiến sĩ Christian Peeters từ Đại học Sorbonne, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết.

Trong giai đoạn tiếp theo, các nhà khoa học muốn phát triển mô hình sinh học chi tiết hơn để hiểu cách các nhóm cơ khác nhau trong lồng ngực hoạt động, đồng thời thực hiện các nghiên cứu tương tự ở các bộ phận khác như hàm và chân kiến.

"Chúng tôi muốn hiểu được những thay đổi tiến hóa quan trọng đằng sau sự thành công của kiến. Bên cạnh cấu trúc xã hội, chúng tôi tin rằng sức mạnh của từng cá thể là một yếu tố không thể thiếu", Economo chia sẻ.