Từ lâu, giới khoa học chủ yếu nghiên cứu đôi cánh côn trùng dưới góc độ cơ học, đặc biệt là vai trò của chúng trong việc kiểm soát và duy trì chuyển động bay. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới cho thấy cánh bướm đêm (hay còn gọi là ngài) có thể đảm nhiệm thêm một chức năng bất ngờ: phát hiện mùi trong môi trường.

Được công bố trên tạp chí Journal of Experimental Biology, nghiên cứu tập trung vào loài bướm đêm Tobacco Hawkmoth. Các nhà nghiên cứu phát hiện những sợi lông cảm giác trên cánh của loài này có khả năng phản ứng với một số hợp chất mùi đặc trưng của thực vật họ Cà, nhóm cây mà bướm đêm thường lựa chọn để đẻ trứng.

Những “chiếc mũi” nằm trên cánh

Ở côn trùng, khứu giác đóng vai trò quan trọng trong nhiều hoạt động như tìm kiếm thức ăn, tìm bạn đời và phát hiện, tránh né kẻ thù. Thông thường, các tín hiệu hóa học trong môi trường được tiếp nhận thông qua râu. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy một số bộ phận khác trên cơ thể côn trùng cũng có thể đảm nhiệm chức năng cảm nhận mùi.

Nghiên cứu mới cho thấy, trên cánh côn trùng có vô số cơ quan cảm giác siêu nhỏ được gọi là sensilla. Chúng có thể có hình dạng giống những mái vòm nhỏ hoặc những sợi lông mảnh. Do các cấu trúc này được biết đến nhiều với vai trò cảm nhận lực và góp phần kiểm soát chuyển động bay, các nghiên cứu trước đây chỉ chủ yếu tập trung vào chức năng cơ học của chúng.

Các nhà khoa học cũng từng biết một số sensilla có khả năng cảm nhận tín hiệu hóa học. Đặc biệt, những nghiên cứu gần đây đã đưa ra bằng chứng cho thấy cánh của loài muỗi gây bệnh sốt vàng da có thể hoạt động như một cơ quan khứu giác. Trong khi đó, các nghiên cứu di truyền cũng phát hiện những gene liên quan đến cảm nhận mùi xuất hiện ở cánh của bướm đêm Tobacco Hawkmoth.

Những phát hiện này đặt ra một câu hỏi: liệu bướm đêm có thực sự sử dụng đôi cánh như một “chiếc mũi” để phát hiện mùi trong môi trường hay không?

Các giác quan trên mép cánh

Cánh bướm đêm phản ứng với mùi thực vật

Để tìm câu trả lời, nhóm nghiên cứu kiểm tra kỹ cấu trúc cảm giác trên cánh bướm đêm Tobacco Hawkmoth. Các nhà khoa học nhẹ nhàng cắt tỉa phần mép cánh rồi phủ lên đó một lớp sương màu vàng để làm nổi bật các cấu trúc nhỏ dưới kính hiển vi.

Quan sát cho thấy, bên cạnh những sợi lông mảnh thường thấy trên cánh côn trùng còn có những sợi lông “mập mạp hơn, có lỗ xốp”. Theo nhóm nghiên cứu, đặc điểm này cho thấy chúng có thể tham gia vào quá trình cảm nhận hóa chất trong không khí.

Các nhà khoa học sau đó xác định 33 thụ thể liên quan đến cảm nhận vị giác và khứu giác trên cánh bướm đêm. Trong số này, 15 thụ thể nằm dọc theo mép cánh và được xem là những ứng viên có khả năng đảm nhiệm chức năng cảm nhận mùi.

Để kiểm chứng, nhóm nghiên cứu gắn một mạch điện vào cánh bướm đêm và theo dõi phản ứng của chúng khi tiếp xúc với các hợp chất mùi khác nhau. Kết quả gây bất ngờ: đôi cánh phản ứng với hai mùi hương phổ biến ở các loài thực vật họ Cà.

Nhóm tiếp tục cắt bỏ phần mép cánh để xác định liệu những sợi lông cảm giác ở khu vực này có đảm nhiệm phần lớn khả năng phát hiện mùi hay không. Tuy nhiên, ngay cả sau khi phần mép cánh bị loại bỏ, cánh bướm đêm vẫn phản ứng với các mùi đặc trưng của thực vật họ Cà.

Phát hiện này cho thấy các cấu trúc cảm nhận mùi không chỉ tập trung ở mép cánh mà có thể phân bố trên nhiều khu vực khác của đôi cánh.

“Hầu hết các nghiên cứu về lông cảm giác trên cánh của bướm ngày và bướm đêm đều tập trung vào xúc giác”, bà Sonja Bisch-Knaden, đồng tác giả nghiên cứu và nhà sinh học tại Viện Sinh thái Hóa học Max Planck, cho biết.

Theo bà, kết quả mới cho thấy bướm đêm có những sợi lông cảm giác đặc biệt phân bố trên khắp đôi cánh, không chỉ ở phần mép, và các cấu trúc này có khả năng phát hiện những mùi hương nhất định.

Phát hiện trên giúp mở rộng thêm hiểu biết về chức năng của đôi cánh côn trùng. Thay vì chỉ là bộ phận giúp chúng bay và cảm nhận tác động cơ học từ môi trường, cánh bướm đêm có thể đồng thời đóng vai trò như một hệ thống cảm biến hóa học, hỗ trợ chúng nhận biết những tín hiệu quan trọng từ môi trường sống.