Thực vật có thể nghe, giao tiếp không?

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Tất cả chúng ta đều quá sô vanh. Tự coi mình là đỉnh cao của sự tiến hóa, chúng ta phân bố mọi sinh vật theo thứ bậc tùy theo mức độ gần gũi với bản thân. Thực vật không giống chúng ta đến nỗi chúng dường như là những sinh vật như thể không hoàn toàn sống. Noah trong Kinh thánh không được đưa ra bất kỳ chỉ dẫn nào về việc giải cứu họ trên tàu. Những người ăn chay hiện đại không coi việc lấy đi mạng sống của họ là điều đáng xấu hổ, và những người đấu tranh chống lại việc khai thác động vật cũng không quan tâm đến "quyền thực vật". Thật vậy, chúng không có hệ thần kinh, mắt hay tai, chúng không thể đánh hay bỏ chạy. Tất cả những điều này làm cho các loài thực vật trở nên khác biệt, nhưng không thua kém về bất kỳ mặt nào. Họ không dẫn đến sự tồn tại thụ động của một "người thực vật", mà họ cảm nhận thế giới xung quanh và phản ứng với những gì đang xảy ra xung quanh họ. Nói theo cách của Giáo sư Jack Schultz, “Thực vật chỉ là động vật rất chậm chạp”.

Họ nghe

Cuộc sống bí mật của thực vật trở nên công khai phần lớn nhờ vào cuốn sách của Peter Tompkins, xuất bản vào đầu những năm 1970, ở đỉnh cao của phong trào Thời đại Mới. Thật không may, hóa ra lại không tránh khỏi nhiều ảo tưởng đặc trưng thời bấy giờ và làm nảy sinh nhiều huyền thoại, trong đó nổi tiếng nhất là “tình yêu” của cây cỏ đối với âm nhạc cổ điển và coi thường âm nhạc hiện đại. Tompkins mô tả các thí nghiệm do Dorothy Retallack thực hiện: “Pumpkins, bị buộc phải nghe nhạc rock, lệch khỏi loa và thậm chí cố gắng trèo lên bức tường kính trơn trượt của căn phòng.

Tôi phải nói rằng bà Retallack không phải là một nhà khoa học, mà là một ca sĩ (meo-soprano). Các thí nghiệm của cô, được tái tạo bởi các nhà thực vật học chuyên nghiệp, cho thấy không có phản ứng cụ thể nào của thực vật đối với âm nhạc theo bất kỳ phong cách nào. Nhưng điều này không có nghĩa là họ không nghe thấy gì cả. Các thí nghiệm đã chứng minh lặp đi lặp lại rằng thực vật có thể nhận biết và phản hồi lại các sóng âm - ví dụ, rễ của cây ngô non phát triển theo hướng của một nguồn dao động có tần số 200-300 Hz (xấp xỉ từ muối một quãng tám nhỏ đến một pe trước). Tại sao vẫn chưa rõ.

Nói chung, rất khó để nói tại sao thực vật cần "thính giác", mặc dù trong nhiều trường hợp, khả năng phản ứng với âm thanh có thể rất hữu ích. Heidi Appel và Rex Cockcroft đã chỉ ra rằng rezuhovidka của Tal hoàn toàn “nghe thấy” những rung động tạo ra bởi rệp ăn lá của nó. Họ hàng kín đáo này của cải bắp dễ dàng phân biệt những âm thanh đó với những âm thanh bình thường như tiếng gió, tiếng hót của châu chấu, hoặc những rung động do một con ruồi vô hại gây ra trên lá.

Họ la hét

Sự nhạy cảm này dựa trên hoạt động của các cơ quan thụ cảm cơ học, được tìm thấy trong các tế bào của tất cả các bộ phận của thực vật. Không giống như tai, chúng không khu trú mà phân bố khắp cơ thể, giống như các thụ thể xúc giác của chúng ta, và do đó còn lâu mới có thể hiểu ngay được vai trò của chúng. Nhận thấy một cuộc tấn công, rezukhovidka tích cực phản ứng với nó, thay đổi hoạt động của nhiều gen, chuẩn bị cho việc chữa lành vết thương và giải phóng glucosinolate, thuốc trừ sâu tự nhiên.

Có lẽ, theo bản chất của các rung động, thực vật thậm chí còn phân biệt được giữa các loài côn trùng: các loại rệp hoặc sâu bướm khác nhau gây ra các phản ứng hoàn toàn khác nhau từ bộ gen. Các loài thực vật khác tiết ra mật hoa ngọt khi bị tấn công, thu hút côn trùng săn mồi như ong bắp cày, kẻ thù tồi tệ nhất của rệp. Và tất cả chúng chắc chắn để cảnh báo những người hàng xóm: trở lại vào năm 1983, Jack Schultz và Ian Baldwin đã chỉ ra rằng những chiếc lá phong khỏe mạnh sẽ phản ứng với sự hiện diện của những lá bị hư hại, bao gồm cả cơ chế phòng vệ. Giao tiếp của họ diễn ra bằng "ngôn ngữ hóa học" của các chất dễ bay hơi.

Họ giao tiếp

Phép lịch sự này không chỉ giới hạn ở họ hàng, và ngay cả các loài ở xa cũng có thể "hiểu" được tín hiệu nguy hiểm của nhau: dễ dàng đẩy lùi những kẻ xâm nhập cùng nhau hơn. Ví dụ, thực nghiệm đã chứng minh rằng thuốc lá phát triển phản ứng bảo vệ khi cây ngải cứu mọc gần đó bị hư hại.

Cây cối dường như đang kêu gào đau đớn, cảnh báo hàng xóm, và để nghe được tiếng hét này, bạn chỉ cần “đánh hơi” tốt. Tuy nhiên, liệu đây có thể được coi là giao tiếp có chủ đích hay không vẫn chưa rõ ràng. Có lẽ theo cách này, bản thân nhà máy truyền tín hiệu dễ bay hơi từ một số bộ phận của nó sang những bộ phận khác, và những người hàng xóm chỉ đọc được "tiếng vọng" hóa học của nó. Giao tiếp thực sự được cung cấp cho họ … "Internet nấm".

Hệ thống rễ của thực vật bậc cao hình thành các liên kết cộng sinh chặt chẽ với các sợi nấm trong đất. Chúng liên tục trao đổi chất hữu cơ và muối khoáng. Nhưng dòng chất dường như không phải là dòng duy nhất di chuyển dọc theo mạng lưới này.

Các cây có nấm rễ bị cô lập với các cây hàng xóm phát triển chậm hơn và khả năng chịu đựng thử nghiệm kém hơn. Điều này cho thấy mycorrhiza cũng phục vụ cho việc truyền các tín hiệu hóa học - thông qua trung gian, và thậm chí có thể "kiểm duyệt" từ các ký sinh trùng của nấm. Hệ thống này đã được so sánh với một mạng xã hội và thường được gọi đơn giản là Wood Wide Web.

Họ rời đi

Tất cả những "cảm giác" và "giao tiếp" này giúp thực vật tìm thấy nước, chất dinh dưỡng và ánh sáng, tự vệ chống lại ký sinh trùng và động vật ăn cỏ, cũng như tấn công chính chúng. Chúng cho phép bạn xây dựng lại quá trình trao đổi chất, phát triển và định hướng lại vị trí của lá - để di chuyển.

Hành vi của sao Kim flytrap có vẻ giống như một điều gì đó khó tin: loài thực vật này không chỉ ăn động vật mà còn săn chúng. Nhưng động vật ăn thịt ăn côn trùng cũng không phải là ngoại lệ trong số các hệ thực vật khác. Chỉ cần xem nhanh video về một tuần trong cuộc đời của hoa hướng dương, chúng ta sẽ thấy cách nó quay theo mặt trời và làm thế nào nó "ngủ quên" vào ban đêm, bao phủ lá và hoa. Ở chế độ chụp tốc độ cao, đầu rễ đang phát triển trông giống hệt như một con sâu hoặc sâu bướm đang bò về phía mục tiêu.

Thực vật không có cơ bắp, và chuyển động được cung cấp bởi sự phát triển của tế bào và áp suất của turgor, tức là "mật độ" chứa đầy nước của chúng. Các tế bào hoạt động giống như một hệ thống thủy lực phối hợp phức tạp. Rất lâu trước khi quay video và kỹ thuật tua nhanh thời gian, Darwin đã thu hút sự chú ý đến điều này, ông đã nghiên cứu phản ứng chậm nhưng rõ ràng của rễ cây đang phát triển với môi trường.

Cuốn sách The Movement of Plants của ông kết thúc với câu nói nổi tiếng: "Không quá lời khi nói rằng phần ngọn của rễ, được phú cho khả năng chỉ đạo chuyển động của các bộ phận lân cận, hoạt động giống như bộ não của một trong những loài động vật bậc thấp… cảm nhận ấn tượng từ các giác quan và đưa ra hướng cho các chuyển động khác nhau."

Một số học giả coi những lời của Darwin như một sự hiển linh khác. Nhà sinh vật học từ Đại học Florence Stefano Mancuso đã thu hút sự chú ý đến một nhóm tế bào đặc biệt trên các ngọn đang phát triển của thân và rễ, nằm ở ranh giới giữa các tế bào phân chia của mô phân sinh đỉnh và các tế bào của vùng kéo dài tiếp tục phát triển, nhưng không phân chia.

Quay trở lại cuối những năm 1990, Mancuso phát hiện ra rằng hoạt động của "vùng chuyển tiếp" này chỉ đạo sự mở rộng của các tế bào trong vùng căng, và do đó là sự di chuyển của toàn bộ rễ. Điều này xảy ra do sự phân bố lại của các auxin, là những hormone tăng trưởng thực vật chính.

Họ nghĩ?

Cũng như ở nhiều mô khác, các nhà khoa học nhận thấy những thay đổi rất quen thuộc trong phân cực màng trong chính các tế bào của vùng chuyển tiếp.

Các điện tích bên trong và bên ngoài chúng dao động, giống như điện thế trên màng tế bào thần kinh. Tất nhiên, hiệu suất của một bộ não thực sự sẽ không bao giờ đạt được bởi một nhóm nhỏ như vậy: có không quá vài trăm tế bào trong mỗi vùng chuyển tiếp.

Nhưng ngay cả trong một cây thân thảo nhỏ, hệ thống rễ có thể bao gồm hàng triệu ngọn đang phát triển như vậy. Tóm lại, họ đã đưa ra một số lượng "nơ-ron" khá ấn tượng. Cấu trúc của mạng lưới tư duy này giống như một mạng Internet phân tán, phi tập trung và độ phức tạp của nó khá giống với bộ não thực sự của động vật có vú.

Rất khó để nói "bộ não" này có khả năng suy nghĩ đến mức nào, nhưng nhà thực vật học người Israel Alex Kaselnik và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra rằng trong nhiều trường hợp, thực vật có hành vi gần giống như chúng ta. Các nhà khoa học đặt hạt giống đậu Hà Lan thông thường trong điều kiện mà chúng có thể phát triển rễ trong chậu có hàm lượng dinh dưỡng ổn định hoặc trong chậu lân cận, nơi nó thường xuyên thay đổi.

Hóa ra nếu có đủ thức ăn trong chậu đầu tiên, đậu Hà Lan sẽ thích nó hơn, nhưng nếu quá ít, chúng sẽ bắt đầu "liều lĩnh" và nhiều rễ hơn sẽ phát triển trong chậu thứ hai. Không phải tất cả các chuyên gia đều sẵn sàng chấp nhận ý tưởng về khả năng tư duy ở thực vật.

Rõ ràng, hơn những người khác, cô ấy đã gây sốc cho chính Stefano Mancuso: ngày nay nhà khoa học này là người sáng lập và là người đứng đầu "Phòng thí nghiệm quốc tế về sinh học thần kinh thực vật" duy nhất và kêu gọi phát triển các robot "giống thực vật". Cách gọi này có logic riêng của nó.

Rốt cuộc, nếu nhiệm vụ của một robot như vậy không phải là làm việc trên trạm vũ trụ, mà là nghiên cứu chế độ nước hoặc giám sát môi trường, thì tại sao lại không tập trung vào những loài thực vật thích nghi rõ rệt với điều này? Và khi đến thời điểm bắt đầu tạo địa hình sao Hỏa, ai giỏi hơn thực vật sẽ "mách nước" làm thế nào để trả lại sự sống cho sa mạc?.. Còn lại là tìm hiểu xem thực vật nghĩ gì về việc thám hiểm không gian.

Sự phối hợp

Thực vật có một cảm giác tuyệt vời về vị trí của “cơ thể” của chính chúng trong không gian. Cây nằm nghiêng, sẽ tự định hướng và tiếp tục phát triển theo hướng mới, phân biệt hoàn hảo đâu là lên và đâu là xuống. Khi ở trên một bệ quay, nó sẽ phát triển theo hướng của lực ly tâm. Cả hai đều liên quan đến công việc của các tế bào hình cầu, các tế bào chứa các quả cầu đồ đá nặng lắng xuống dưới tác động của trọng lực. Vị trí của chúng cho phép cây "cảm nhận" được chiều thẳng đứng bên phải.