DD1062 Trần Văn Đạt: THẢO MỘC & TÂM LINH - bài 1/3: CÂY CỎ GIAO TIẾP NHAU?

 H.L Trần Văn Đạt

 

1. 1.     Tổng quan

 Rất nhiều người trên quả đất này chưa hề biết các loài rong tảo thảo mộc là ân nhân của các loài sinh vật khác, bao gồm con người và động vật, vì chúng có khả năng cung cấp dưỡng khí cho tầng khí quyển để hỗ trợ sự sống trong khi sản xuất tinh bột, một loại thức ăn cho chính mình. Từ lâu tình trạng lạm dụng để phục vụ nhu cầu của loài người đã và đang gây ra các hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu, như khí thải nhà kính, mức độ thán khí CO₂ và nhiệt độ hoàn vũ liên tục tăng cao, tầng bậc bão lũ và khô hạn xảy ra mãnh liệt thường xuyên hơn… Đến nay, các nhà nghiên cứu cho biết cây cỏ hiện diện đầu tiên trên quả đất cách nay khoảng 500 triệu năm và sau đó người vượn (loài Homo sapien) có mặt ít nhất khoảng 2,6 triệu năm trước.

Thảo mộc phải trải qua quá trình quang hợp, trong đó diệp lục tố chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng, đóng góp vai trò quan trọng trong việc hình thành bầu khí quyển trái đất và cung cấp nền tảng cho các hệ sinh thái khác nhau. Cho nên, hầu hết sự sống trên hành tinh chúng ta đều phụ thuộc tuyệt đối vào hiện tượng quang hợp của các loài thảo mộc qua công thức hóa học cơ bản sau đây:

6 CO₂ + 12 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O

Hiện tượng này luôn xảy ra khi có đủ ánh sáng, nước, thán khí CO₂ và diệp lục tố để tạo ra các sản phẩm quang hợp như:

+ Chất tinh bột (C₆H₁₂O₆): làm thức ăn cho mọi sinh vật, là nguyên liệu cho công nghiệp và thuốc chữa bệnh cho con người; cũng như cung cấp năng lượng để duy trì hoạt động sống của sinh giới.

+ Chất dưỡng khí (O₂) là nguồn sống của sinh vật và có nhiệm vụ điều hoà không khí, nhờ giải phóng oxy và hấp thụ CO₂ góp phần ngăn chặn hiệu ứng nhà kính.

 Trong thời gian qua, câu hỏi thường được nhiều người quan tâm nêu ra: Liệu cây cỏ có khả năng giao tiếp nhau? Các nhà nghiên cứu thực vật học thế giới hiện nay trả lời: “Có!”

 

Thật vậy, cây cỏ luôn tiếp xúc nhau thầm lặng trong bầu không khí qua phóng thích các chất hóa học dễ bay hơi lúc bị tấn công, và ở dưới mặt đất bằng mạng lưới sợi nấm mycorrhiza, còn gọi là “Wood Wide Web” hay “Mạng lưới gỗ”. Trong bốn thập niên qua, nhiều cuộc thí nghiệm đã thực hiện trong phòng thí nghiệm, ngoài đồng và trên rừng núi cung cấp nhiều bằng chứng cụ thể xác nhận sự kiện này. Nay còn lại vấn đề chưa hiểu được sâu rộng là tại sao, do đâu có sự kiện như thế, cũng như chất lượng và mức độ cây cối thường xuyên giao tiếp hay “trò chuyện” nhau dù chúng không có bộ não và hệ thần kinh của động vật.

 

Từ lâu, nhiều người trong đó có một số nhà khoa học đã nhận biết cây cũng có một số đặc tính giống con người và thú vật về sanh lảo bệnh tử - chúng sanh nở, nẩy mầm, hấp thụ chất dinh dưỡng, tăng trưởng, sinh sản, bị sâu bệnh, già yếu cằn cỗi rồi chết hoặc sống trường thọ đến hàng trăm năm (cây Sequoia, cây đa)! Một số nhà nghiên cứu đã ghi nhận, trong mức độ nào đó, thảo mộc cũng có nhận thức riêng, biết giao tiếp, nói chuyện, cảm xúc, suy nghĩ, trí nhớ, biết đề phòng sự phá hại từ bên ngoài…

 

Năm 1900, nhà sinh lý học và thực vật học Ấn Độ Jagdish Chandra Bose (1858-1937) sáng chế máy ghi âm (crescograph) được biểu hiện bằng vết sáng trên đĩa kính hun khói để đo sự phát triển và chuyển động của cây. Với dụng cụ này, Ông làm thí nghiệm cây với các loại kích thích như nhiệt độ, hóa chất, điện, khí và độ ẩm. Với chất độc bromide, cây bắt đầu nhiễm độc, nhịp đập mạnh chứng tỏ rằng thực vật có sự sống. Ông cắt bắp cải trước một chậu cây: Phản ứng tương tự. Với âm nhạc, cây cảm thấy thoải mái hoặc khó chịu… Từ đó, Ông kêt luận: Cây tiếp xúc nhau quanh ta, có đời sống và các cảm xúc như động vật (1).

           

 

            Hiện nay, các nhà khoa học đã chứng minh cây cỏ có biểu hiện tiếp xúc nhau, hoặc biểu lộ tình cảm, nhận thức, bằng cách truyền nhau tín hiệu để bảo vệ xua đuổi địch thù, qua phóng thích các hợp chất hóa học dễ bay hơi trong không khí; bằng tín hiệu điện, chất kích thích tố; hoặc cộng sinh với một số nấm, đặc biệt nấm mycorrhiza, và vi sinh vật trong đất… Thảo mộc sử dụng một chất hóa học hoặc phối hợp vài cơ chế đó để phát ra phản ứng và hành vi nào đó chống trả các tấn công thù nghịch từ bên ngoài.

Hình 1: Mô hình tế bào thực vật (Wiki)

           
Cũng cần nhắc lại: thực vật có cấu trúc tế bào rất giống tế bào của động vât, nhưng tế bào thực vật có thêm thành bào (cell wall) gỗ xung quanh tế bào, chất diệp lục tố và các túi rỗng hay không bào. Ngoài thành bào bằng gỗ, tế bào của thực vật và động vật cùng có màng tế bào, tế bào chất, nhân tế bào, và các cơ quan nhỏ khác hay “bào quan” có nhiệm vụ giống nhau giữa thảo mộc và động vật, như bộ phận ribosome - nhà máy sản xuất protein, các ty thể hay lục lạp - trung tâm năng lượng (tạo ra chất hữu cơ với quang hợp), lysosome và peroxisome - hệ tiêu hóa của tế bào, hệ hô hấp…

 

1. 2.     Cây truyền tín hiệu trong không khí

Rõ ràng thực vật cũng có đời sống xã hội rất đặc biệt ở khắp nơi mà các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm hiểu. Nhà môi sinh học Richard Karban tại Đại học California, Davis đang nghiên cứu và cố gắng nói chuyện với thảo mộc. Ông cho biết “Trong 15 năm qua, ý niệm cây tiếp xúc nhau đã được chấp nhận nhiều hơn. Bây giờ bằng chứng có nhiều và rất phấn khởi khám phá được sự thật cây tiếp xúc nhau.” (2).

 

            Trên mặt đất, có nhiều bằng chứng cho biết cây cối không những tiếp xúc nhau hay trò chuyện thường xuyên mà còn cảnh báo cho những cây lân cận biết trước sự tấn công của côn trùng, chống chịu khí hậu khắc nghiệt… Khi bị tấn công, cây phóng thích hợp chất hóa học dễ bay hơi (HHBH) để xua đuổi côn trùng cũng như gởi tín hiệu đến những cây gần bên cảnh giác thù nghịch. Những hợp chất này là tiếng nói thầm lặng của cây cối.

 

Hình 2: Richard Karban đang nghiên cứu cây giao tiếp

           
Năm 1983, David Rhoades từ Đại học Washington báo cáo kết quả thí nghiệm trên cây liễu Sitka (Salix sitchensis) làm nhiều người ngạc nhiên, nhưng gây không ít tranh cãi. Trong phòng thí nghiệm, Ông cho sâu ăn các lá bị phá hại thì các ấu trùng này tăng trưởng chậm hơn so với nhóm trùng được cho ăn lá không bị phá hại; đó là do chất lượng dinh dưỡng của lá đã bị biến đổi để đáp ứng khi bị sâu làm hư hại. Ông cũng tìm thấy các ấu trùng phát triển chậm khi cho chúng ăn lá cây liễu không bị phá hại nhưng sống gần bên cây bị hại. Ông kết luận những cây liễu Sitka không bị sâu cắn phá này đã nhận được tin nhắn từ các cây bị sâu tấn công. Trong bài viết năm 1984, Ông Rhoades còn đi xa hơn khi báo cáo cây liễu Sitka làm biến đổi chất lượng dinh dưỡng trong lá khi có phản ứng đối với phá hại của bướm và sâu. Rõ ràng có sự thay đổi sinh hóa đã xảy ra trên cùng hai nhóm cây thí nghiệm.

 

            Cùng năm đó, Ian Baldwin và Jack Schultz từ Đại học Dartmouth, bang New Hampshire cũng xác nhận khám phá của Ông Rhoades khi tìm thấy cây dương và cây phong ngọt (poplar và sugar maple) nhỏ sản xuất chất phenol chống sâu khi được đặt bên cạnh những cây bị làm rụng lá trong một phòng thí nghiệm; họ gọi đó là hiện tượng “Cây giao tiếp nhau”. Tin này làm chấn động giới khoa học của ngành này lúc bấy giờ. Tuy nhiên, năm 1984, John Lawton, nhà môi trường Anh Quốc nổi tiếng tuyên bố sau chuyến đi thăm viếng: thí nghiệm của Baldwin thiết kế kém và phòng thí nghiệm của Rhoades có thể tình cờ bị nhiễm sâu bệnh lan tràn nên làm cho các ấu trùng lớn chậm. Lời chỉ trích này làm cho công cuộc nghiên cứu cây tiếp xúc nhau chìm lắng một thời gian (2).

 

            Không phải bất cứ ai cũng tin lời chỉ trích này. Ông Ted Farmer nhà nghiên cứu và Clarence Ryan, một chuyên gia về kích thích tố nổi tiếng tại State University, bang Washington làm thí nghiệm rất nghiêm túc và theo đúng quy tắc trên bụi cải đắng (sagebrush) thường sản xuất chất methyl jasmonate với số lượng lớn trong không khí. Hai Ông đặt nhiều lá cải đắng bị hư hại vào trong thùng kiếng đậy kín, mà trong đó đặt sẵn những chậu cà chua nhỏ, cây cà chua bắt đầu sản xuất chất ngăn cản enzym proteinase - một hợp chất làm nguy hại hệ tiêu hóa côn trùng. Hai Ông kết luận trong bài viết 1990: “Nếu tín hiệu như vậy là phổ biến trong tự nhiên nó có ý nghĩa sinh thái rất sâu sắc” (3).

 

            Năm 2000, Giáo sư Richard Karban, nhà sinh thái học tại Đại học California, Davis đã thực hiện nhiều cuộc thí nghiệm khoa học trong và ngoài phòng thí nghiệm, trong rừng thiên nhiên. Ông lập lại thí nghiện trên bụi cải đắng sagebrush và cây thuốc lá (cùng họ với cà chua) trong điều kiện thiên nhiên. Ông làm lá cải đắng bị hư hại giống như bị sâu đục phá, lập tức cây này sản xuất chất mehtyl jasmonate và các chất hóa học khác trong không khí, đồng thời các cây thuốc lá hoang sống gần bên cũng bắt đầu phóng thích enzyme polyphenol oxidase để tự vệ. Cuối vụ, những cây thuốc lá này ít bị châu chấu và sâu bọ phá hại.

 

            Trong 48 cuộc thí nghiệm về cây giao tiếp nhau, 40 thí nghiệm xác nhận khi thực vật bị phá hại sẽ sản xuất các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi HHBH vào không khí và các cây khác gần bên phát hiện tín hiệu đó ngay tức khắc có phản ứng tự vệ. Martin Heil, một nhà sinh thái học tại Viện nghiên cứu Cinvestav Irapuato, Mexico nói. "Các bằng chứng cho thấy các cây bằng cách nào đó có thể cảm nhận được những chất bay hơi và đáp ứng bằng một phản ứng phòng thủ rất tốt." (2).

 

            Nhiều nhà nghiên cứu khác cũng báo cáo tương tự như trên, hợp chất HHBH được phóng thích để bảo vệ cây trong cộng đồng của chúng và giữa các loài cây với nhau, bao gồm cả cây đậu lima, đậu ván, lúa mạch, và bắp. Trong 2006, Ông Karban cho biết chất HHBH sản xuất từ bụi cây cải đắng bị hư có thể giúp các cây trồng ở khoảng cách lên tới 60 cm kháng sâu bọ.

 

            Đến nay, hiện tượng cây tiếp xúc nhau qua hỗn hợp hữu cơ dễ bay hơi đã được biết khá rõ ràng và đã có nhiều nghiên cứu về các hợp chất này. Trong nhiều trường hợp, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các cây tiếp nhận chất HHBH đã trở nên mạnh mẽ hơn. Chẳng hạn, cây đậu lima khi được đặt chung với chất HHBH ít bị sâu ăn lá hơn những cây đậu làm chứng; nhưng chưa có thí nghiệm nào chứng minh chất hơi hóa học tín hiệu có lợi cho cây sản xuất chất này hay không, khiến một số nhà nghiên cứu cho rằng cây biết "nghe lén" là cách mô tả chính xác hơn về những gì đã được quan sát so với sự giao tiếp "cố ý". Hầu hết mùi thơm hoặc mùi trong không khí là do hợp chất HHBH đóng một vai trò quan trọng trong việc giao tiếp giữa các cây và tin nhắn từ cây đến động vật ăn cỏ (4).

 

            Ngoài ra, cây cỏ còn có thể tiếp cận với với các loại côn trùng, bằng cách gởi đi các tín hiệu thu hút các côn trùng thù nghịch thiên nhiên đến sát hại các côn trùng nguy hiểm. Chẳng hạn, cây bắp bị tấn công bởi sâu ăn lá sẽ tiết ra chất HHBH làm cho ong vò vẽ tìm đến đẻ trứng trên thân sâu và giết hại sâu. Các loài kiến, vi sinh vật, bướm, ngay cả loài chim ong (humming birds) cũng có những phản ứng tự nhiên như trên.

 

            Chất HHBH được cây phóng thích là đặc tính cá biệt cho từng hệ côn trùng-thực vật, bao gồm cả thù nghịch thiên nhiên và các cây lân cận. Chúng thay đổi theo từng loài thực vật và côn trùng, từng giai đoạn tăng trưởng, và tình trạng của thảo mộc và côn trùng. Cây có thể nhận tín hiệu này bằng cách thay đổi trong phiên mã gen của cây. Khi cây tiếp xúc với chất HHBH sẽ làm thay đổi nồng độ của các hợp chất phòng thủ, như terpenoid, phenylpropanoids / benzenoids, acid béo và các chất dẫn xuất amino acid được tổng hợp qua nhiều cách khác nhau (4,5). 

 

Hiện nay, một số nhà nghiên cứu đang cố gắng xác định và phân loại các hợp chất HHBH phóng thích từ nhiều loại cây khi bị tấn công và tìm hiểu chúng mã hóa những tin nhắn như thế nào. Họ dùng máy Sắc ký khí- khối phổ để đo lường và biết được các hợp chất có chức năng khác nhau, như là tín hiệu thực vật-đến-thực vật, và công việc này đã giúp hiểu biết ngày càng rõ hơn hợp chất của những HHBH quyết định nội dung của tin nhắn. Trong năm 2011, chẳng hạn, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã tìm thấy khi cây cúc bị động vật ăn, loại bỏ một hợp chất từ 5 hỗn hợp HHBH, trở nên chất độc hại diệt sâu ở cây lân cận.

 

Chất HHBH được phóng thích từ lá, hoa và trái cây vào bầu khí quyển, hoặc từ rể trong đất. Đến nay, họ đã xác nhận được khoảng 2.000 chất HHBH từ 900 loài cây (5).

 

            Theo Jarmo Holopainen, một nhà sinh thái học tại Đại học Đông Phần Lan cho biết: "Một hợp chất riêng là một chữ và các chữ kết hợp để làm nên câu riêng biệt". Đó có thể là ngôn ngữ của loài thực vật (6). Hiện nay, các nhà nghiên cứu biết rất ít về các tín hiệu dễ bay hơi có ý nghĩa gì đến một cây và làm thế nào chúng nhận thức được. 

 

1. 3 Cây truyền tín hiệu trên thân, lá và rể:

• ·         Tín hiệu điện: Cây cỏ còn tự mình phát đi những tín hiệu từ bộ phận này đến các bộ phận khác khi cây bị hư hại tại một nơi nào đó để có phản ứng phòng vệ.

 

Năm 1900, nhà sinh lý học và thực vật học Jagdish Chandra Bose ở Ấn Độ cho rằng cây cỏ không chỉ đơn thuần là vật thụ động thiếu ý thức. Chúng có một hệ thần kinh điện, cho phép chúng truyền tin tức giữa rễ, thân, lá, và các bộ phận khác. Sau nhiều thực nghiệm trong nhiều năm, Ông đã đưa ra kết luận: “Thực vật cũng có các cơ quan tiếp nhận kích thích, dây dẫn (dây thần kinh) mã hóa bằng điện và truyền kích thích, và các cơ quan vận động hướng tâm hoặc đầu cuối”. Ngoài ra, “Cơ chế sinh lý của thực vật giống hệt với cơ chế của động vật ”. Ông đã tạo ra các kích động thần kinh và sự truyền lan của nó trong thực vật, có trách nhiệm kiểm soát nhiều chức năng sinh lý, bao gồm tăng trưởng, đi lên của nhựa cây, hô hấp, quang hợp, hoạt động vận động và phản ứng với môi trường - ánh sáng, nhiệt độ, chấn thương, sốc, và chất độc (1). Năm 1992, một số nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng cây cà chua sản xuất vài chất protein trong thân khi chúng bị thương. Tốc độ phản ứng cho thấy không phải do từ các tín hiệu hóa học, mà do cây sản xuất các tín hiệu điện để có phản ứng nhanh hơn ở các bộ phận xa của cây (7).

 

            Từ năm 1966, Ông Cleve Backster (1924-2013), một chuyên gia điều tra nói dối, cũng là người chế tạo máy dò tìm nói dối và được Chính phủ Mỹ sử dụng trong các cuộc điều tra, đã làm nhiều thí nghiệm với cây và nhiều sinh vật khác để chứng minh giả thuyết của Ông về sự giao tiếp giữa các loài sinh vật mà Ông gọi là “Nhận thức sơ khởi” (primary perception) hay người ta gọi đó là “hiệu ứng Backster” (8,9).

 

Hình 3: Ông Cleve Backster và máy dò tìm nói dối

Trong phòng thí nghiệm, Ông kết nối một máy dò tìm nói dối với cây để tìm hiều phản ứng cây đối với nhiều thí nghiệm, qua dòng điện phát xuất trong cây và được biểu thị bằng đường cong lên xuống giống như biểu đồ địa chấn. Cây phát ra một dòng điện nhẹ chuyển các tín hiệu khi bị kích thích, tấn công hay phá hại từ bên ngoài.

 

Nhóm nghiên cứu Ted Farmer gắn vi điện cực (microelectrodes) trên lá cây Arabidopsis thaliana (họ Cải) và thả sâu ăn lá trên cây. Chỉ trong ít giây điện thế phát ra từ nơi sâu cắn phá lá đến thân cây và các bộ phận khác, lập tức chất hóa học jasmonic acid tích tụ lại, ngay cả những nơi xa đối với nơi bị phá hại. Theo Ông, các gen liên hệ truyền tín hiệu điện qua những kênh dẫn bên trong màng tế bào của thành bào (cell wall); những kênh dẫn này tạo ra điện thế bằng vận chuyển các ly tử (ions) (2).

 

• Tín hiệu kích thích tố: Lần đầu tiên Robert A. Freitas Jr., mô tả tốc độ xử lý thông tin trong các cây, chủ yếu dựa trên chất kích thích tố thay vì tế bào thần kinh như trong tất cả các loài động vật lớn. Cây có thể giao tiếp với nhau đến một mức độ nào đó và thậm chí giao tiếp một chiều với động vật (9).

 

            Các kích thích tố chủ yếu của thực vật gồm có auxin, cytokinin, gibberellin, ethylene, và abscisic acid rất quan trọng không những trong quá trình tăng trưởng cây mà còn được cây sử dụng để phản ứng một cách hệ thống đối với các thương tích hay phá hại gây ra. Ví dụ, các nhà khoa học đã tìm thấy chất kích thích tố abscisic acid xuất hiện khi cây bị thương hay gặp điều kiện khí hậu khắc nghiệt, đồng thời chất kích thích tố này truyền đạt khả năng chống kháng tai nạn bằng cách tác động trên nhiều cấp độ để phát ra các tín hiệu sinh học trong cây và truyền tín hiệu đến các cây lân cận. Khi cây bắt đầu phản ứng phòng thủ hiệu quả, một số chất hóa học dễ bay hơi như jasmonate và ethylene phát ra như là tín hiệu của cây truyền đến các cây khác cũng như ảnh hưởng đến côn trùng phá hại, như đã đề cập ở trên. Do đó, các chất kích thích tố có chức năng phục vụ giao tiếp trong cùng một loài cây, hoặc với cây không có liên hệ và với côn trùng (4).

 

            Cây keo (Acacia) sản xuất chất tannin để tự bảo vệ khi chúng bị loài động vật tấn công. Mùi tannin bay ra làm các cây keo khác bắt đầu sản xuất tannin để bảo vệ mình chống lại những con vật gần đó. Về lý thuyết, một sinh vật sử dụng hệ thống kích thích tố thay vì hệ thống thần kinh có thể thông minh trong một mức độ nào, nhưng do một bộ não cực kỳ chậm. Tuy nhiên, ít nhất là thực vật cấp cao (cây lớn) có thể sản xuất các tín hiệu điện, mặc dù chúng không sử dụng cùng một cách như loài động vật (4).

 
4 Cây truyền tín hiệu dưới đất:

Các nhà nghiên cứu thảo mộc còn hứng thú nhiều hơn khi có những bằng chứng xác thực thảo mộc, nhứt là những cây lớn lâu năm có khả năng liên lạc nhau qua quần thể nấm cộng sinh trong đất, đặc biệt nấm mycorrhiza. Dr Suzanne Simard tại Đại học British Colombia, Canada đã thực hiện một nghiên cứu nổi tiếng thế giới và báo cáo trong tạp chí Nature năm 1997. Simard dùng chất đồng vị phóng xạ theo dõi dấu tích của carbon, nitrogen và nước di chuyển giữa những cây tùng Douglas và cây bạch dương giấy (paper birch), cả hai loại cây này sống trong rừng British Colombia, Canada. Khi Simard rung một cây, chất đường có carbon đồng vị phóng xạ của cây kia chảy vào cây này. Do đó, cây không nhất thiết tranh giành nguồn thức ăn mà chúng chia sẻ với nhau qua mạng lưới tiếp xúc dưới đất. Simard kết luận những cây cổ thụ có mạng lưới mycorrhiza đóng vai trò quan trọng trong giao tiếp dưới đất để hỗ trợ những cây khác, đặc biệt là những cây con (10).

 

Hình 4: Nấm Mycorrhiza và rể cây

           
Hơn nữa, người ta tìm thấy có đến 90% loại thảo mộc có liên hệ cộng sinh với các loại nấm. Do đó, vào thế kỷ 19, nhà sinh học Albert Bernard Frank đã dùng chữ “mycorrhiza” để tả tính chất liên kết khi thấy loại nấm lan tràn vây quanh các rễ cây. Từ thập niên 1960, có nhiều bằng chứng cho thấy rõ mycorrhiza giúp cho từng cây sinh sống và phát triển (10). Trong đất, cây cung cấp mycorrhiza với thức ăn tinh bột, trong khi mycorrhyza giúp cây hút nước và cung cấp chất dinh dưỡng, đặc biệt chất đạm và lân, qua các sợi nấm (mycelia). Mycorrhiza còn làm tăng khả năng miễn nhiểm của cây, vì khi chúng tấn công hệ thống rễ cây thì rễ sẽ phát sinh ra các chất hóa học bảo vệ, lâu ngày làm cho rễ có phản ứng miễn nhiễm nhanh và hiệu quả hơn giúp cây chống kháng nhiều sâu bệnh trong đất. Cho nên, chuyên gia nấm Paul Stamets gọi đó là “mạng internet tự nhiên của trái đất” trong TED Talk năm 2008 (11).

            Một cách tổng quát, nấm mycorrhiza gồm có 2 loại chính: Endomycorrhiza (nội mycorrhiza) là loại mycorrhiza sống giữa những tế bào của rễ, giúp rễ cây hấp thụ nhiều hơn nước và chất dinh dưỡng từ đất, và Ectomycorrhiza (ngoại mycorrhiza) là loại mycorrhiza sống ở bên ngoài rễ cây sinh ra những sợi nấm li ti xâm nhập vào giữa các tế bào cây và đồng thời tạo thành một lớp bao bọc bên ngoài rễ làm tăng diện tích hấp thụ nước, chất dinh dưỡng và chống mầm sâu bệnh (9). Nấm ectomycorrhiza còn sinh sản vô số sợi nấm tạo ra một mạng lưới sung túc trong đất như đã nêu trên.

             Ariel Novoplansky và cộng sự viện Đại học Ben-Gurion của Negev, Do Thái có được bằng chứng thuyết phục cây có thể nghe lén từ sự lo âu của cây lân cận xuyên qua hệ thống rễ của chúng. Nhóm Novoplansky trồng 6 cây đậu mà mỗi chậu có 2 cây với hệ thống rễ phân cách nhau và giữ một cây sống trong điều kiện thiếu nước rồi quan sát phản ứng của cây kế bên, bằng cách đo sự mở rộng các tế khổng (lỗ nhỏ) trên mặt lá. Các tế khổng lá của cây không thiếu nước đều khép lại. Như đã biết, lá cây có nhiều tế khổng để hấp thụ khí CO₂ dùng cho phản ứng quang hợp tạo ra tinh bột trong lá. Khi cây thiếu nước như hạn hán các tế khổng lá tự khép kín lại để tránh hơi nước trong lá thoát ra (12).

 

            Trong 2010, Ren Sen Zang thuộc Đại học Nam Trung Quốc, tỉnh Quang Châu tìm thấy khi cây bị loại nấm phá hại tấn công phát ra tín hiệu hóa học đến các sợi nấm trong đất để báo trước những cây lân cận. Năm 2013, David Johnson và cộng sự viên của Đại học Aberdeen, Anh Quốc báo cáo các cây đậu tằm cũng có mạng lưới nấm báo động đối với loại rầy bằng các tín hiệu do sợi nấm mycorrhiza chuyển đến (11).

 

Figure 5: Cây truyền tín hiệu qua hệ thống rể

                      
  Thảo mộc còn được biết cạnh tranh nhau nguồn nước, dinh dưỡng và ánh sáng, chúng cũng sản xuất những chất hóa học dễ bay hơi làm hại kẻ thù. Đặc tính allelopathy hay cạnh tranh nhau cũng phổ biến trên cây cỏ, như loài keo acacias, cây dâu ngọt, sycamore Mỹ và một số loài bạch đàn Eucalyptus. Chúng phóng thích một số chất hóa học xung quanh hệ thống rễ cây để làm những loài cây khác không thể sống gần bên hoặc xua đuổi các vi sinh vật xâm nhập rễ.

 

            Do đó, nhiều chuyên gia sinh học thường gọi hiện tượng đó là “wood wide web” hay “mạng lưới cây” để chỉ dịch vụ giao tiếp mà nấm làm trung gian chuyển tải từ thực vật đến các sinh vật khác trong đất (10).

 

            Tóm lại, cây có thể tiếp xúc nhau cho nhiều mục đích:

-          Cây có thể gởi tín hiệu cảnh báo hoặc gọi giúp đỡ,

-          Cây có thể nghe lén từ những cây và môi trường lân cận,

-          Cây có thể cạnh tranh và bảo vệ chính mình và khu vực mình,

-          Cây có thể nhận ra con cháu và khả năng giúp đỡ chúng khi còn nhỏ,

-          Cây có thể giao tiếp với các động vật.

 

      Ngoài sự giao tiếp nêu trên giữa các loài thảo mộc với nhau và giữa thảo mộc với các động vật, cây cỏ còn có những cảm xúc khác đáng chú ý, như có cảm giác đau, có ý thức và đọc được tư tưởng người, có trí nhớ lâu dài, và biết cạnh tranh nhau, làm việc từ thiện...

Rõ ràng cây cỏ là vật hữu tình, chứ không như nhiều người nghỉ chúng là thứ vô tri vô giác!

 

1. 5.     Kết luận

Con người đã sống gần gũi với cây cối hàng trăm ngàn năm, nhưng vẫn chưa hiểu rốt ráo đời sống và hành vi của chúng so với các động vật. Tại nhiều nơi, đến nay còn thấy tục thờ cúng cây cổ thụ với các miếu nhỏ, lư hương, nhang khói bên gốc cây để bày tỏ sự tôn kính Thần linh của con người. Đến thời cận đại (khoảng thế kỷ thứ 18), các nhà khoa học mới bắt đầu tìm hiểu đời sống và phân loại thảo mộc… Từ hậu bán thế kỷ thứ 20, nhiều cuộc thí nghiệm trên cây cỏ để tìm hiểu hình thể, cấu trúc, sinh lý hóa và các hành vi của cây ảnh hưởng đến môi trường hoặc ngược lại, do nhu cầu thực phẩm loài người gia tăng. Hiện nay, các nhà nghiên cứu thảo mộc đã biết được phần nào sự tương tác giữa cây cỏ và động vật, như sự giao tiếp giữa cây với nhau và với động vật ăn cỏ, sự cảm xúc, biết nhận thức, có trí nhớ dài hạn, cạnh tranh thức ăn, ánh sáng…

Từ đó, những kiến thức hiểu biết về sự thích ứng của thảo mộc với môi trường xung quanh đã được khai thác trong ngành nông nghiệp để bảo vệ mùa màng, cải thiện điều kiện dinh dưỡng đất đai và nước, phục hồi rừng, bảo vệ môi trường, cuối cùng giúp nhà nông tăng gia sản xuất và thu được lợi tức cao hơn, cũng như có thể giúp nhân loại đối phó hữu hiệu hơn các hiện tượng biến đổi khí hậu ngày càng trầm trọng trên địa cầu.

 
Trần Văn Đạt, Ph. D.
Đạo tràng Nam Cali

_________________________________

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Prakash Narain Tandon. 2019. Jagdish Chandra Bose & plant neurobiology. Indian J Med Res. May 2019; 149(5): 593–599. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6702694/#:~:text=Between%201900%20and%201935%2C%20Jagdish,in%20the%20field%20of%20plant).
2. Kat McGowan. 2013. How plant secretly talk to each other. Science.
3. (http://www.wired.com/2013/12/secret-language-of-plants/).
4. Edward E. Farmer and Clarence A. Ryan. 1990. Interplant communication: Airborne methyl jasmonate induces synthesis of proteinase inhibitors in plant leaves. Institute of Biological Chemistry, Washington State University, Pullman, WA. (http://www.pnas.org/content/87/19/7713.long).
5. Günther Witzany. 2006. Plant Communication from Biosemiotic Perspective, Plant Signaling & Behavior, vol. 1(4).
6. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2634023/).
7. Dr. Mercola. 2013. Scientists Discover That Plants Communicate via Symbiotic Root Fungi, Visit the Mercola Video Library.
8. Maja Šimpraga, Junji Takabayashi and Jarmo K. Holopainen. 2015. Language of plants - Where is the word? In Journal of Integrative Plant Biology 
9. (https://www.researchgate.net/publication/283792403_Language_of_plants_-_Where_is_the_word).
10. Kenneth Woethy. 2014. Are plants entering the Realm of the Sentient?
11. (http://www.pppsychologytoday.com/blog/the-green-mind/201412/are-plants-entering-the-realm-the-sentient).
    1. Ben Bendig. 2013. Primary perception: Look into “The secret Life of Plants” (Part 1 of 2). An interview with Cleve Backster and a look at his seminal work on primary perception.(http://www.theepochtimes.com/n3/168542-primary-perception-the-secret-life-of-life-part-1/?utm_expvariant=D001_01&utm_expid=21082672-11.b4WAd2xRROybC6ydhoAj9w.1&utm_referrer=https%3A%2F%www.google.com%2F).
12.  Wikipedia.org (https://en.wikipedia.org/wiki/Cleve_Backster).
13. Suzanne Simard, Ian Anderson and Hans Lambers. 2015. Do trees communicate with each other? (http://www.abc.net.au/science/articles/2015/05/20/4236600/htm).
14. Nic Fleming. 2014. Plants talk to each other using and internet of fungus. (http://www.bbc.com/earth/story/20141111-plants-have-a-hidden-internet.
15. Dan Cossins. 2014. Plant talk.
16. (http://www.the-scientist.com/?article.view/articleNo/38727/title/Plant-Talk/).