“Khám phá mới: Cây cối có thể cảm nhận được sự chạm vào”

Theo một nghiên cứu được thực hiện bởi Đại học Bang Washington, thực vật có thể cảm nhận được khi có thứ gì đó chạm vào chúng và khi nó giải phóng ngay cả khi không có dây thần kinh. Trong một nhóm thí nghiệm, các tế bào thực vật riêng lẻ phản ứng với sự chạm của một thanh thủy tinh rất nhỏ bằng cách gửi tín hiệu canxi ở các sóng chậm đến các tế bào thực vật khác và khi áp suất được giải phóng, chúng sẽ gửi các sóng nhanh hơn. Mặc dù các nhà khoa học biết rằng thực vật có thể phản ứng khi chạm vào, nghiên cứu này cho thấy các tế bào thực vật gửi các tín hiệu khác nhau khi bắt đầu và kết thúc chạm.

Michael Knoblauch, giáo sư khoa học sinh học và tác giả cấp cao của WSU cho biết: “Thật đáng ngạc nhiên khi các tế bào thực vật nhạy cảm đến mức nào – chúng có thể phân biệt khi có thứ gì đó chạm vào chúng. Chúng cảm nhận được áp suất và khi nó được giải phóng, chúng sẽ cảm nhận được sự sụt giảm áp suất”. của nghiên cứu trên tạp chí Nature Plants. “Thật đáng ngạc nhiên là thực vật có thể làm điều này theo một cách rất khác so với động vật, không có tế bào thần kinh và ở mức độ tuyệt vời như vậy.” Knoblauch và các đồng nghiệp của ông đã tiến hành một loạt 84 thí nghiệm trên 12 loại cây sử dụng cây rau diếp và cây thuốc lá được lai tạo đặc biệt để bao gồm các cảm biến canxi, một công nghệ tương đối mới. Sau khi đặt các mảnh của loài thực vật này dưới kính hiển vi, họ chạm nhẹ vào từng tế bào thực vật bằng các công cụ đo kích thước siêu nhỏ, về cơ bản là các thanh thủy tinh nhỏ có kích thước bằng một sợi tóc người. Họ đã quan sát thấy nhiều phản ứng phức tạp tùy thuộc vào lực và thời gian tiếp xúc, nhưng sự khác biệt giữa tiếp xúc và loại bỏ là rõ ràng.

Trong vòng 30 giây sau khi tiếp xúc với tế bào, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy một làn sóng chậm của các ion canxi, được gọi là canxi tế bào, di chuyển từ tế bào qua các tế bào thực vật liền kề, kéo dài khoảng 3 đến 5 phút. Loại bỏ cảm ứng hiển thị một loạt sóng nhanh hơn gần như ngay lập tức và biến mất trong vòng một phút. Các tác giả tin rằng những sóng này có thể được gây ra bởi sự thay đổi áp suất bên trong các tế bào. Khác với tế bào động vật có màng thấm, tế bào thực vật cũng có thành tế bào chắc chắn, không dễ bị phá vỡ nên chỉ cần chạm nhẹ sẽ tạm thời làm tăng áp suất trong tế bào thực vật.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm lý thuyết áp suất một cách cơ học bằng cách đưa các đầu dò áp suất mao dẫn thủy tinh cực nhỏ vào tế bào thực vật. Tăng và giảm áp suất bên trong tế bào tạo ra các sóng canxi tương tự như các sóng được tạo ra khi bắt đầu và ngừng tiếp xúc. Knoblauch cho biết: “Con người và động vật cảm nhận được sự đụng chạm thông qua các tế bào cảm giác. Cơ chế ở thực vật dường như thông qua sự tăng hoặc giảm áp suất bên trong tế bào này”. “Và không quan trọng đó là tế bào nào. Con người chúng ta có thể cần các tế bào thần kinh, nhưng ở thực vật, bất kỳ tế bào nào trên bề mặt đều có thể làm được điều này.”

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi một loài gây hại chẳng hạn như sâu bướm cắn lá cây, nó có thể bắt đầu phản ứng bảo vệ thực vật chẳng hạn như giải phóng các chất hóa học làm cho lá kém ngon hơn hoặc gây độc cho sâu bệnh. Các nghiên cứu trước đây cũng đã tiết lộ rằng việc chải cây kích hoạt các sóng canxi kích hoạt các gen khác nhau. Nghiên cứu hiện tại có thể phân biệt sóng canxi giữa tiếp xúc và giải phóng, nhưng cách thức chính xác các gen thực vật phản ứng với những tín hiệu đó vẫn còn phải xem xét. Knoblauch cho biết, với các công nghệ mới như cảm biến canxi được sử dụng trong nghiên cứu này, các nhà khoa học có thể bắt đầu làm sáng tỏ bí ẩn.

Ông nói: “Trong các nghiên cứu trong tương lai, chúng tôi cần kích hoạt các tín hiệu theo một cách khác so với cách đã được thực hiện trước đây để tìm ra tín hiệu nào, nếu chạm hoặc thả, sẽ kích hoạt các sự kiện tiếp theo”. Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi một khoản trợ cấp từ Quỹ khoa học quốc gia. Nhóm quốc tế bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch; Ludwig Maximilian Universitaet Muenchen và Westfaelische Wilhelms-Universitaet Muenster ở Đức; và Đại học Wisconsin-Madison và WSU. ()