Bất ngờ: Hạt giống có thể tự quyết định về thời điểm nảy mầm

Một nghiên cứu gần đây cho thấy hạt giống có thể sử dụng "bộ não" thu nhỏ để giúp nó quyết định thời điểm nảy mầm.

Theo LiveScience, tuy những "bộ não" của hạt giống không có chất xám như những bộ não bình thường nhưng chúng có cấu trúc tương tự với não chúng ta để có thể xử lý thông tin thông qua việc điều khiển tín hiệu các hormone cần thiết cho việc nảy mầm.

Nhà thực vật học George Bassel tại Đại học Birmingham ở Anh cho biết: "Thực vật cũng giống như con người bởi vì chúng cũng phải suy nghĩ và đưa ra quyết định giống như chúng ta".

Theo Bessel, con người chúng ta đưa ra quyết định bằng việc sử dụng nhóm nhỏ các tế bào thần kinh chuyên biệt trong não. Tương tự như vậy, hạt giống có một số lượng rất nhỏ tế bào để quyết định nảy mầm. Các tế bào này có có cơ chế hoạt động tương tự như tế bào thần kinh trong não bộ con người.

Một ngày nào đó, các nhà khoa học có thể tạo ra những hạt giống có thể nảy mầm vào cùng một thời điểm mỗi mùa hoặc tạo ra những hạt giống có khả năng chống lại những biến đổi của thời tiết.

Một ý tưởng đáng để suy nghĩ...

Ý tưởng này cho rằng, thực vật có thể cảm nhận, nghe hoặc nhìn thấy không phải là mới mẻ. Nhiều nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng hạt giống phản ứng với âm thanh với tần số nhất định từ đó đẩy nhanh tốc độ sinh trưởng so với những cây lân cận. Ngoài ra, vào năm 2007 nghiên cứu trên tạp chí Oecologia cho rằng thực vật còn có thể giao tiếp với nhau khi nguy hiểm cận kề.

Vì vậy, Bessel cho rằng ý tưởng về việc thực vật có khả năng suy nghĩ cũng không quá khó giải thích. Một khu vực để xử lý thông tin và tác động từ môi trường bên ngoài có ý nghĩa quan trọng đến việc sống còn của cây trong thời điểm hạt chưa nảy mầm. Trạng thái hạt là trạng thái duy nhất mà cây có thể tự do di chuyển từ những vùng môi trường xấu tới những nơi tốt hơn bằng các động vật ăn thực vật hay nhờ gió. Bằng việc nằm yên trên mặt đất chờ đợi một nhiệt độ và điều kiện khí hậu hoàn hảo, hạt giống có thể tăng cơ hội sống sót.

Để hiểu được cách mà thực vật đưa ra quyết định, Bessel cùng với những người đồng nghiệp đã lập ra bản đồ kĩ thuật số về từng phôi (hạt) của loài cây Arabidopsis thaliana. Sau đó họ lập bản đồ cụ thể nơi hormone tập trung trong hạt.

Họ đã tìm thấy hai hormone đóng một vai trò trong nảy mầm, gọi là gibberellin (GA) và axit abscisic (ABA) có nồng độ cao trong đầu ở rễ thời kì phôi.

Một hạt giống được tạo ra từ 3000 đến 4000 tế bào, từ 25 đến 40 trong số chúng dường như đóng vai trò chủ đạo trong tạo ra cũng như xử lý các hormone kích thích. Một nhóm tế bào sản xuất GA, mang tín hiệu kích thích hạt nảy mầm trong khi đó ở một khu vực khác một nhóm tế bào khác sản xuất ABA, mang tín hiệu giúp hạt giữ hạt ở "trạng thái ngủ". Một tín hiệu được trao đổi qua lại giữa khu vực để đảm bảo hạt nảy mầm vào thời điểm thích hợp. Đó là một cuộc chiến gay go giữa 2 luồng tín hiệu: một cái kích thích hạt nảy mầm, cái còn lại thì kìm hãm lại việc nảy mầm.

Trong bài báo của Viện Hàn Lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ,các nhà nghiên cứu đã cho rằng khi điều kiện không tốt, tế bào sẽ tiết lượng ABA nhiều hơn GA. Nhưng khi điều kiện môi trường cải thiện, lượng GA sẽ dần dần gia tăng cho đến khi "trung tâm tín hiệu" cho rằng đây là thời điểm thích hợp để cây nảy mầm.

Thời gian nảy mầm

Nhóm nghiên cứu cũng có thể làm thay đổi trạng thái và hoạt động của các hormone trong thực vật. Thông qua việc kiểm soát mức độ và thời gian của các hormone này mầm, nhà nghiên cứu có thể điều khiển được thời điểm hạt nảy mầm theo ý muốn.

Trong hạt giống của cây, hai trung tâm điều khiển quyết định đối lập nhau sẽ tách xa nhau. Tương tự như trong vỏ não con người, hai khu vực riêng biệt quyết định tín hiệu "làm" hay "không làm" , thậm chí là kích thích hay ức chế về quyết định hành động. Ở động vật, việc tách biệt hai vùng có tác dụng ngăn những tín hiệu nhiễu mà có thể làm cho cơ thể đưa ra những quyết định không chính xác.

Nghiên cứu cho thấy ở thực vật, việc tách biệt trung tâm quyết định việc "nảy mầm" hay "không nảy mầm" có tác dụng thúc đẩy hạt nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ biến động. Không rõ là việc nhiệt độ biến động có quan trọng với cây hay không, nhưng có khả năng là việc đó có thể giúp cho rễ cây cắm sâu hơn vào đất, bởi khi rễ cắm càng sâu cây càng có khả năng chống lại những biển đổi nhiệt độ. Một khả năng nữa là nhiệt độ có sự chêch lệch khá lớn tại các thời điểm giao mùa, vì vậy việc thay đổi nhiệt độ có thể giúp cây thích nghi được trong các thời kỳ chuyển mùa.

Cấu trúc thông tin phổ biến giữa thực vật và não động vật thậm chí còn hấp dẫn hơn vì nó không phát triển từ cùng cấu trúc giải phẫu. Tổ tiên chung cuối cùng của động và thực vật chính là sinh vật đơn bào ,tảo xuất hiện vào 1,6 tỷ năm trước. Nhưng mặc dù khoảng cách tiến hóa lớn này, thực vật và động vật dường như đã đi đến một hướng tiến hóa tương tự vì nó cung cấp cho chúng một số lợi thế trong việc thích nghi với môi trường sống của chúng.

Bessel nói rằng: "Cả động và thực vật thông qua quá trình tiến hóa đã hình thành nên một cấu trúc tương tự nhau."

Tài Lâm