Pheidole dentata, a native ant of the south-eastern U.S., isn't immortal. But scientists have found that it doesn't seem to show any signs of aging. Old worker ants can do everything just as well as the youngsters, and their brains appear just as sharp. "We get a picture that these ants really don't decline," says Ysabel Giraldo, who studied the ants for her doctoral thesis at Boston University.
Pheidole dentata, một loài kiến bản địa ở đông nam Hoa Kỳ, không phải là bất tử. Nhưng các nhà khoa học đã phát hiện rằng nó dường như không biểu hiện bất kỳ dấu hiệu lão hóa nào. Những con kiến thợ già có thể làm mọi việc tốt như những con trẻ, và bộ não của chúng vẫn nhạy bén như thường. "Chúng tôi có một bức tranh rằng những con kiến này thực sự không bị suy giảm," Ysabel Giraldo, người đã nghiên cứu loài kiến này cho luận án tiến sĩ của mình tại Đại học Boston, cho biết.
Such age-defying feats are rare in the animal kingdom. Naked mole rats can live for almost 30 years and stay fit for nearly their entire lives. They can still reproduce even when old, and they never get cancer. But the vast majority of animals deteriorate with age just like people do. Like the naked mole rat, ants are social creatures that usually live in highly organised colonies. "It's this social complexity that makes P. dentata useful for studying aging in people," says Giraldo, now at the California Institute of Technology. Humans are also highly social, a trait that has been connected to healthier aging. By contrast, most animal studies of aging use mice, worms or fruit flies, which all lead much more isolated lives.
Những kỳ tích bất chấp tuổi tác như vậy rất hiếm trong vương quốc động vật. Chuột chũi trụi lông có thể sống gần 30 năm và giữ được sức khỏe trong gần như suốt cuộc đời. Chúng vẫn có thể sinh sản ngay cả khi đã già, và chúng không bao giờ bị ung thư. Nhưng phần lớn động vật suy yếu theo tuổi tác giống như con người. Giống như chuột chũi trụi lông, kiến là những sinh vật sống bầy đàn, thường sống trong những đàn được tổ chức chặt chẽ. "Chính sự phức tạp xã hội này khiến P. dentata hữu ích trong việc nghiên cứu lão hóa ở người," Giraldo, hiện đang công tác tại Viện Công nghệ California, cho biết. Con người cũng có tính xã hội cao, một đặc điểm đã được liên hệ với việc lão hóa khỏe mạnh hơn. Ngược lại, hầu hết các nghiên cứu về lão hóa ở động vật đều sử dụng chuột, giun hoặc ruồi giấm, vốn có cuộc sống đơn lẻ hơn nhiều.
In the lab, P. dentata worker ants typically live for around 140 days. Giraldo focused on ants at four age ranges: 20 to 22 days, 45 to 47 days, 95 to 97 days and 120 to 122 days. Unlike all previous studies, which only estimated how old the ants were, her work tracked the ants from the time the pupae became adults, so she knew their exact ages. Then she put them through a range of tests.
Trong phòng thí nghiệm, kiến thợ P. dentata thường sống khoảng 140 ngày. Giraldo tập trung vào kiến ở bốn khoảng tuổi: 20 đến 22 ngày, 45 đến 47 ngày, 95 đến 97 ngày và 120 đến 122 ngày. Khác với tất cả các nghiên cứu trước đó vốn chỉ ước tính tuổi của kiến, công trình của bà theo dõi kiến từ thời điểm nhộng trở thành con trưởng thành, nên bà biết được tuổi chính xác của chúng. Sau đó, bà đưa chúng qua một loạt các bài kiểm tra.
Giraldo watched how well the ants took care of the young of the colony, recording how often each ant attended to, carried and fed them. She compared how well 20-day-old and 95-day-old ants followed the telltale scent that the insects usually leave to mark a trail to food. She tested how ants responded to light and also measured how active they were by counting how often ants in a small dish walked across a line. And she experimented with how ants react to live prey: a tethered fruit fly. Giraldo expected the older ants to perform poorly in all these tasks. But the elderly insects were all good caretakers and trail-followers—the 95-day-old ants could track the scent even longer than their younger counterparts. They all responded to light well, and the older ants were more active. And when it came to reacting to prey, the older ants attacked the poor fruit fly just as aggressively as the young ones did, flaring their mandibles or pulling at the fly's legs.
Giraldo quan sát kiến chăm sóc ấu trùng trong đàn tốt đến mức nào, ghi lại tần suất mỗi con kiến để ý chăm sóc, mang vác và cho chúng ăn. Bà so sánh khả năng kiến 20 ngày tuổi và 95 ngày tuổi đi theo mùi đặc trưng mà côn trùng thường để lại để đánh dấu đường đến nguồn thức ăn. Bà kiểm tra cách kiến phản ứng với ánh sáng và cũng đo độ năng động của chúng bằng cách đếm số lần kiến trong một đĩa nhỏ đi qua một vạch. Và bà thí nghiệm cách kiến phản ứng với con mồi sống: một con ruồi giấm bị buộc lại. Giraldo dự đoán kiến già sẽ thực hiện kém trong tất cả các nhiệm vụ này. Nhưng các côn trùng cao tuổi đều là những người chăm sóc và kẻ theo dấu giỏi—kiến 95 ngày tuổi có thể lần theo mùi thậm chí lâu hơn những con cùng loại trẻ tuổi hơn. Tất cả chúng đều phản ứng tốt với ánh sáng, và kiến già hoạt động tích cực hơn. Và khi đến lúc phản ứng với con mồi, kiến già tấn công con ruồi giấm tội nghiệp hung hăng như những con trẻ, dang hàm dưới hoặc kéo chân con ruồi.
Then Giraldo compared the brains of 20-day-old and 95-day-old ants, identifying any cells that were close to death. She saw no major differences with age, nor was there any difference in the location of the dying cells, showing that age didn't seem to affect specific brain functions. Ants and other insects have structures in their brains called mushroom bodies, which are important for processing information, learning and memory. She also wanted to see if aging affects the density of synaptic complexes within these structures—regions where neurons come together. Again, the answer was no. What was more, the old ants didn't experience any drop in the levels of either serotonin or dopamine—brain chemicals whose decline often coincides with aging. In humans, for example, a decrease in serotonin has been linked to Alzheimer's disease.
Sau đó Giraldo so sánh bộ não của kiến 20 ngày tuổi và 95 ngày tuổi, nhận diện bất kỳ tế bào nào gần chết. Bà không thấy có sự khác biệt lớn theo tuổi, cũng không có sự khác biệt nào về vị trí của các tế bào đang chết, cho thấy tuổi tác dường như không ảnh hưởng đến các chức năng não cụ thể. Kiến và các côn trùng khác có những cấu trúc trong não gọi là thể nấm, vốn quan trọng đối với việc xử lý thông tin, học tập và trí nhớ. Bà cũng muốn xem liệu lão hóa có ảnh hưởng đến mật độ của các phức hợp khớp thần kinh bên trong các cấu trúc này hay không—những vùng nơi các nơ-ron gặp nhau. Một lần nữa, câu trả lời là không. Hơn thế nữa, kiến già không trải qua bất kỳ sự sụt giảm nào về mức độ serotonin hay dopamine—những chất hóa học não mà sự suy giảm của chúng thường xảy ra cùng với lão hóa. Ở người, chẳng hạn, sự giảm serotonin đã được liên hệ với bệnh Alzheimer.
'This is the first time anyone has looked at both behavioral and neural changes in these ants so thoroughly,' says Giraldo, who recently published the findings in the Proceedings of the Royal Society B. Scientists have looked at some similar aspects in bees, but the results of recent bee studies were mixed—some studies showed age-related declines, which biologists call senescence, and others didn't. 'For now, the study raises more questions than it answers,' Giraldo says, 'including how P. dentata stays in such good shape.'
'Đây là lần đầu tiên có người xem xét cả những thay đổi hành vi và thần kinh ở những con kiến này một cách kỹ lưỡng như vậy,' Giraldo, người gần đây đã công bố những phát hiện này trên tạp chí Proceedings of the Royal Society B, cho biết. Các nhà khoa học đã xem xét một số khía cạnh tương tự ở loài ong, nhưng kết quả của các nghiên cứu gần đây về ong là không đồng nhất—một số nghiên cứu cho thấy sự suy giảm liên quan đến tuổi, mà các nhà sinh học gọi là sự lão hóa, và những nghiên cứu khác thì không. 'Hiện tại, nghiên cứu đặt ra nhiều câu hỏi hơn là trả lời được,' Giraldo nói, 'bao gồm cả việc làm thế nào P. dentata giữ được tình trạng tốt như vậy.'
Also, if the ants don't deteriorate with age, why do they die at all? Out in the wild, the ants probably don't live for a full 140 days thanks to predators, disease and just being in an environment that's much harsher than the comforts of the lab. 'The lucky ants that do live into old age may suffer a steep decline just before dying,' Giraldo says, but she can't say for sure because her study wasn't designed to follow an ant's final moments.
Ngoài ra, nếu kiến không suy yếu theo tuổi, tại sao chúng vẫn chết? Ngoài tự nhiên, kiến có lẽ không sống được trọn 140 ngày do các kẻ săn mồi, bệnh tật và đơn giản là việc sống trong một môi trường khắc nghiệt hơn nhiều so với tiện nghi của phòng thí nghiệm. 'Những con kiến may mắn sống đến tuổi già có thể phải chịu một sự suy giảm mạnh ngay trước khi chết,' Giraldo nói, nhưng bà không thể nói chắc chắn vì nghiên cứu của bà không được thiết kế để theo dõi những khoảnh khắc cuối cùng của con kiến.
'It will be important to extend these findings to other species of social insects,' says Gene E. Robinson, an entomologist at the University of Illinois at Urbana-Champaign. This ant might be unique, or it might represent a broader pattern among other social bugs with possible clues to the science of aging in larger animals. Either way, it seems that for these ants, age really doesn't matter.
'Sẽ rất quan trọng để mở rộng những phát hiện này sang các loài côn trùng sống bầy đàn khác,' Gene E. Robinson, một nhà côn trùng học tại Đại học Illinois ở Urbana-Champaign, cho biết. Loài kiến này có thể là độc nhất, hoặc có thể đại diện cho một mô hình rộng hơn giữa các loài côn trùng xã hội khác với những manh mối tiềm năng cho khoa học lão hóa ở những động vật lớn hơn. Dù theo cách nào, có vẻ như đối với những con kiến này, tuổi tác thực sự không quan trọng.
QUESTIONS
Questions 1-8
Complete the notes below. Choose ONE WORD ONLY from the passage for each answer. Write your answer in boxes 1-8 on your answer sheet.
Hoàn thành các ghi chú dưới đây. Chọn CHỈ MỘT TỪ từ bài đọc cho mỗi câu trả lời. Viết câu trả lời vào ô 1-8 trên phiếu trả lời.
Ysabel Giraldo's research / Nghiên cứu của Ysabel Giraldo
Behaviour: / Hành vi:
Brains: / Bộ não:
Questions 9-13
Do the following statements agree with the information given in Reading Passage 1? In boxes 9-13 on your answer sheet, write TRUE if the statement agrees with the information, FALSE if the statement contradicts the information, NOT GIVEN if there is no information on this.
Các phát biểu sau có đồng nhất với thông tin trong Bài đọc 1 không? Trong các ô 9-13 trên phiếu trả lời, hãy viết TRUE nếu phát biểu đồng nhất với thông tin, FALSE nếu phát biểu mâu thuẫn với thông tin, NOT GIVEN nếu không có thông tin về điều này.