In the Egyptian Book of the Dead, there’s a banishment spell that declares, “Be far from me, O vile cockroach.” More than 3,000 years later, we’re still trying to oust these insects. But from poison traps to hastily brandished slippers, cockroaches seem to weather just about everything we throw at them. So what makes cockroaches so hard to kill?
Trong “Ai Cập sinh tử kỳ thư” có một câu thần chú trục xuất nói rằng: “Tránh xa ta ra, hỡi con gián hèn hạ”. Hơn 3.000 năm sau, chúng ta vẫn còn đang cố gắng xua đuổi những con côn trùng này. Nhưng từ bẫy tẩm độc đến đập bằng dép, dường như chúng có thể tránh được mọi thứ mà chúng ta ném. Vậy điều gì khiến gián khó bị tiêu diệt đến vậy?
There are nearly 5,000 cockroach species. 99% of them live in a range of habitats where they play important ecological roles by recycling dead or decaying organic matter and nourishing other animals. But a couple dozen species adapted to live in close association with humans. German and American cockroaches are among the most common. And they owe their resilience to a combination of physical and chemical adaptations.
Có gần 5.000 loài gián khác nhau. 99% sống trong những môi trường mà chúng có vai trò sinh thái quan trọng bằng cách tái chế xác chết hoặc chất hữu cơ đang phân hủy và nuôi dưỡng những động vật khác. Nhưng vài chục loài đã thích nghi để sống cùng với con người. Gián Đức và gián Mỹ là một trong những loài phổ biến nhất. Chúng có khả năng phục hồi là nhờ sự kết hợp của những thích ứng vật lý và hóa học.
When it comes to old-fashioned removal methods, they're troublingly tenacious. An American cockroach’s sensory hairs or structures pick up subtle air currents and rapidly send signals to its central nervous system. The roach can then turn and sprint away within a few milliseconds. And it’s among the fastest invertebrates ever recorded, reaching speeds of up to 50 body lengths per second. This would be the human equivalent of running more than 300 kilometers per hour. And finding a hiding place is no problem. With its flattened, flexible body, an American cockroach can squeeze into spaces less than a quarter of its height. Even if we do land a hit, it can withstand compressive forces of up to 900 times its own weight by distributing the impact along its body.
Nếu áp dụng phương pháp tiêu diệt lỗi thời, thì chúng vẫn không bị ảnh hưởng gì. Cấu trúc hoặc lông cảm giác của gián Mỹ thu nhận các luồng không khí phảng phất và nhanh chóng gửi tín hiệu đến hệ thống thần kinh trung ương. Chúng có thể quay đầu chạy chỉ trong vòng vài mili giây. Nó là một trong những động vật không xương sống nhanh nhất đã từng ghi nhận, đạt tốc độ lên đến gấp 50 lần chiều dài cơ thể mỗi giây. Tương đương với con người phải chạy hơn 300 km một giờ. Tìm một nơi ẩn nấp cũng không có vấn đề gì với chúng. Sở hữu một thân hình dẹt và linh hoạt, một con gián Mỹ có thể chui vào không gian nhỏ hơn một phần tư chiều cao của nó. Ngay cả khi chúng ta giẫm đạp lên, thì nó có thể chịu được lực nén gấp 900 lần trọng lượng của chính nó bằng việc phân bố dọc theo cơ thể.
And the cockroach’s toughness doesn’t end there. Cockroaches can eat a variety of organic matter, including hair, dead skin, adhesives, and paper. This is made possible by an expansive set of digestive enzymes. Cockroaches are able to thrive even in nutrient-poor environments. Roaches often eat decaying foods that are low in nitrogen— an essential component of DNA and proteins. But they survive by storing nitrogen-containing wastes in their bodies and having a resident group of bacteria recycle the nitrogen into useful molecules for them.
Sự dẻo dai của gián không chỉ có bao nhiêu đó. Chúng có thể ăn nhiều loại chất hữu cơ, bao gồm tóc, da chết, keo kết dính và giấy. Điều này có thể thực hiện được là nhờ một tập hợp mở rộng của các men tiêu hóa. Gián có thể phát triển mạnh ngay cả trong môi trường nghèo dinh dưỡng. Chúng thường ăn thức ăn thối rữa có chứa ít nitơ vì nitơ một thành phần thiết yếu của DNA và protein. Nhưng chúng tồn tại bằng cách tích trữ chất thải chứa nitơ trong cơ thể và có một nhóm vi khuẩn trong cơ thể chúng tái chế nitơ trở thành các phân tử hữu ích cho chúng.
Meanwhile, German cockroaches will eat their own poop, vomit, and dead or dying colony members without hesitation. An American cockroach will frolic in sewers, consuming excrement and toting microbes like Staphylococcus aureus and E.coli. But they’ll rarely suffer any consequences. This is because they’re equipped with genes that provide immunity against numerous pathogens. These genes are often duplicated many times over. So when infected, the cockroach’s immune system efficiently unleashes many antimicrobial molecules.
Trong khi đó, gián Đức sẽ ăn phân, những thứ nôn mửa, và những con gián đã chết hoặc sắp chết không ngần ngại. Một con gián Mỹ sẽ vui đùa trong cống rãnh, ăn phân và vi khuẩn như tụ cầu vàng và E.coli. Nhưng chúng hiếm khi bị ảnh hưởng gì. Bởi vì chúng được trang bị các gen có khả năng miễn dịch chống lại nhiều mầm bệnh. Các gen này thường được nhân lên gấp nhiều lần. Thế nên khi bị nhiễm, hệ thống miễn dịch của chúng giải phóng nhiều phân tử kháng khuẩn.
Cockroaches also have a slew of defenses against pesticides. When a non-resistant roach walks on a surface that’s been sprayed with a pyrethroid insecticide, for example, the results will likely be fatal. Once absorbed, the chemical binds to sodium channel proteins, which help propagate nerve impulses. The pyrethroid keeps the sodium channels open, so the nerves fire repeatedly. And soon, the cockroach dies. But if a resistant roach is exposed to pyrethroids, it’ll be just fine. Genetic mutations have given them sodium channels that the pyrethroids can’t bind to. The cockroach also produces more detoxification enzymes, which render the pesticide harmless, and the cockroach simply excretes it as a waste. Because German cockroaches reproduce especially quickly, populations may evolve resistance to a new pesticide within months. So far, they're already resistant to 43 different chemicals.
Gián cũng có những biện pháp chống lại thuốc trừ sâu. Khi một con gián không kháng thuốc đi trên bề mặt đã được phun với thuốc trừ sâu pyrethroid, chẳng hạn, nó có thể sẽ bị chết. Sau khi thấm vào cơ thể, hóa chất liên kết đến protein kênh natri giúp lan truyền các xung thần kinh. Pyrethroid giữ cho các kênh natri mở ra, vì vậy các dây thần kinh bị tác động liên tục. Và ngay sau đó, con gián sẽ chết. Nhưng nếu một con gián kháng được thuốc tiếp xúc với pyrethroids, nó sẽ không sao. Đột biến gen đã cung cấp cho chúng các kênh natri mà các pyrethroid không thể liên kết được. Gián cũng sản xuất nhiều hơn các enzym giải độc, làm cho thuốc trừ sâu trở nên vô hại, và chỉ đơn giản là bài tiết các chất đó như một chất thải. Bởi vì gián Đức hồi sinh lại đặc biệt nhanh chóng, chúng có thể kháng lại các loại thuốc trừ sâu mới trong vòng vài tháng. Cho đến nay, chúng đã chống lại đến 43 loại hóa chất khác nhau.
But contrary to popular belief, cockroaches would probably not survive a nuclear apocalypse. Compared with other insects, cockroaches are only mildly tolerant to radiation. They would die near the sites of nuclear explosions and would still be severely compromised miles away. Moreover, disasters that threaten humanity also jeopardize the habitats and buffets we provide roaches. Perhaps the only way to beat them is through our mutual destruction. Or maybe cockroaches would find even more surprising ways to thrive long after we’re gone.
Nhưng trái ngược với niềm tin của số đông, gián sẽ không sống sót sau ngày tận thế hạt nhân. So với các loại côn trùng khác, Gián chỉ chịu được bức xạ ở mức độ nhẹ. Chúng có thể sẽ chết gần nơi xảy ra vụ nổ hạt nhân hoặc vẫn sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng dù cách xa hàng dặm. Ngoài ra, các thảm họa đe dọa loài người cũng gây nguy hiểm cho môi trường sống và nguồn thức ăn mà ta cung cấp cho gián. Có lẽ cách duy nhất để đánh bại chúng là tiêu diệt cả ta và chúng. Hoặc có thể loài gián sẽ tìm ra cách không ngờ hơn để phát triển lâu dài sau khi chúng ta biến mất.