Thực vật có biết đau không?

Đây chính là 1 tín hiệu cảnh báo, được cây tiết ra cho đồng loại gần đó, để báo hiệu nguy hiểm đến từ côn trùng, hoặc trong trường hợp này là máy cắt cỏ. Khi gặp nguy hiểm, thực vật không thể nhấc rễ lên và bỏ chạy. Chúng phải có biện pháp ngay tại nơi đang ở.

Để bảo vệ bản thân, thực vật kích hoạt một loạt các phản ứng dưới dạng phân tử. Các chất hóa học này có thể được dùng để đầu độc kẻ thù, cảnh báo cây xung quanh trước nguy hiểm hoặc nhờ 1 loài côn trùng khác bảo vệ mình, như thu hút ong bắp cày ký sinh để chống lại sâu bướm.

Đôi khi, hệ thống tổng hợp hóa chất của cây có 2 nhiệm vụ. Ví dụ, thực vật có thể sản xuất ra caffeine. Về hóa học, caffeine là 1 chất methylxanthine, được dùng làm thuốc trừ sâu (pesticides) trong nông nghiệp. Đây là sản phẩm phụ trong quá trình tổng hợp của thực vật, tức là không có nó cây vẫn sống được.
 

Các nhà thực vật cho rằng chất này có tác dụng xua đuổi các loài động vật ăn cỏ và côn trùng có hại. Tuy nhiên, vì nó cũng là độc tố đối với thực vật nên chất này được trữ trong các phần không bào vacuoles riêng biệt, như 1 tủ y tế để dành khi cần.Ngoài ra, nó cũng cung cấp caffeine cho ong thụ phấn như 1 hình thức thanh toán, thu hút chúng quay lại “quán cà phê” này thường xuyên hơn.

Phản ứng khi đau của thực vật

Hiểu biết hiện tại của chúng ta về cơn đau liên quan đến cảm giác, cảm xúc và cơ chế thần kinh. Các cơ quan tiếp thụ tín hiệu đau đớn (nociceptors) được tìm thấy ở cả động vật và con người. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng động vật có thể trải nghiệm cơn đau như con người chúng ta. Tuy nhiên, thực vật không có cấu trúc tương tự, do đó cho đến nay hiểu biết về đau đớn ở thực vật vẫn còn rất sơ khai với 1 vài nghiên cứu tiên phong.

Theo các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Ứng dụng ở Đại học Bonn, Đức, việc thực vật giải phóng các khí ga cũng giống như chúng ta khóc khi đau. Dùng 1 micro chạy bằng laser, họ đã phát hiện 1 loại sóng âm tạo ra khi thực vật bị cắt hoặc bị thương. Dù không nghe được bằng tai người, nhưng các tần số âm thanh này đã được ghi nhận, như trái dưa chuột hét lên khi bị bệnh, và hoa rên rỉ khi lá của chúng bị cắt.

Nhà nghiên cứu Frank Kühnemann tại Bonn giải thích khi 1 chiếc lá hoặc thân cây bị cắt đứt, cây sẽ “kêu lên” trong đau đớn bằng cách giải phóng khí ethylene trên toàn bộ bề mặt cơ thể. Qua các thiết bị đo đạc, sự dao động của khí ethylene tạo thành 1 làn sóng âm thanh, có thể ghi nhận được. “Khi thực vật càng bị căng thẳng, tín hiệu chúng tôi nhận được càng lớn.” Frank Kühnemann cho biết.

Cảm giác đau gắn liền với cơ chế tự bảo vệ của thực vật

Khi rệp tấn công lá, cây liền tạo ra 1 tín hiệu truyền dẫn từ lá này sang lá khác để bắt đầu cơ chế tự bảo vệ. Thông tin dường như được truyền qua 1 mạng lưới thần kinh (nervous system) của thực vật. Tuy nhiên, thực vật không có 1 hệ thần kinh, mà vẫn thực hiện được việc này.

Rất nhiều hiện tượng tương tự diễn ra trong rừng. Cây sồi và cây vân sam đều cảm thấy đau khi bị động vật ăn lá. Khi bị sâu bướm gặm lá, các tế bào xung quanh vùng tổn thương liền phản ứng với tốc độ 8mm/phút. Khi lá cây du (elms) và thông (pines) bị sâu bướm ăn, chúng liền tiết pheromones để thu hút ong bắp cày ký sinh (parasitic wasps). Loài ong này sẽ đẻ trứng vào bên trong sâu bướm, để ấu trùng ong ăn sâu bướm từ bên trong.

1 nghiên cứu từ ĐH Leipzig cho thấy cây có thể nhận biết nước dãi của nai. Khi nai gặm 1 nhánh cây, cây sẽ tiết ra chất hóa học khiến nhánh cây trở nên khó ăn. Tuy nhiên, khi chúng ta dùng tay bẻ nhánh cây, nó liền biết được sự khác biệt, và đem dưỡng chất đến để điều trị vết thương.

Thực vật cầu cứu qua mạng lưới rễ

Khi bị vi khuẩn gây bệnh tấn công, lá của cây có thể gửi tín hiệu cầu cứu. Sau đó, rễ sẽ tiết ra 1 axit mang vi khuẩn có lợi đến để giải cứu. Thực vật thông minh hơn rất nhiều so với chúng ta vẫn tưởng. Harsh Bais, giảng viên khoa học thực vật và đất đai thuộc ĐH Delaware, cho biết. “Mọi người nghĩ rằng thực vật chỉ là 1 khối thịt để mặc cho nấm mốc hoặc vi khuẩn có hại tấn công. Nhưng thật ra chúng biết tìm kiếm sự giúp đỡ từ bên ngoài.”

Để kiểm chứng điều này, Bais và đồng nghiệp đã tiêm loại vi khuẩn gây bệnh seudomonas syringae vào lá của cây arabidopsis thaliana. Cây bắt đầu nhiễm bệnh và trở nên ốm yếu. Lá liền phát ra “lời kêu cứu” truyền đến đến rễ cây có bacillustrong đất. Rễ liền phản ứng bằng cách tiết ra một chất hóa học giàu carbon – axit malic cung cấp cho cây bệnh.

Nông dân thường thêm B. Subtilis vào đất để tăng cường khả năng miễn dịch của cây. Nó tạo thành một màng sinh học bảo vệ xung quanh rễ cây và đồng thời cũng có tính chất kháng khuẩn, Bais nói. “Cây có thể tổng hợp ra axit malic,” Bais giải thích, “nhưng chỉ trong điều kiện nhất định và mục đích cụ thể.” Hình ảnh phóng đại cho thấy hệ thống phòng thủ của cây được củng cố bởi các vi sinh vật có lợi.