Năm 1875, nhà tự nhiên học lừng danh Charles Darwin, cha đẻ của thuyết tiến hóa từng đưa ra một giả thuyết gây chú ý trong cuốn sách nghiên cứu về các loài cây ăn thịt của mình.
Theo đó, ông nghi ngờ một số đại diện thuộc chi Saxifraga sở hữu các lông tuyến tiết chất nhày có thể mang bản chất của sinh vật săn mồi.
Tuy nhiên, giới hạn công nghệ ở thế kỷ 19 khiến nhà khoa học lỗi lạc này không thể chứng minh liệu chúng có thực sự tiêu hóa và hấp thụ dưỡng chất từ con mồi, hay chỉ vô tình giữ chân côn trùng.
Bức tranh chân dung Charles Darwin được vẽ bởi John Collier năm 1883. Nguồn: Wikimedia Commons
Sau hơn 1 thế kỷ rưỡi trôi qua, bí ẩn trên vừa được nhóm nghiên cứu quốc tế gồm các chuyên gia từ Viện Thực vật học Côn Minh thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cùng Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Mỹ ở Florida giải mã thành công.
Công trình khoa học mới này, được công bố trên tạp chí Nature Communications, đã xác nhận loài Saxifraga candelabrum, một đại diện mọc trên những vách đá khô cằn ở vùng cao nguyên Thanh Hải - Tây Tạng và dãy núi Hoành Đoạn (Trung Quốc), chính là một loài cây ăn thịt đích thực.
Trong sinh học, một loài thực vật không đơn thuần được xếp vào nhóm ăn thịt chỉ vì vô tình bẫy được sâu bọ. Một cá thể cây chỉ được công nhận là sinh vật săn mồi khi sở hữu đầy đủ chuỗi thích nghi từ thu hút, bắt bẫy cho đến tiết enzym tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng vào mô cơ thể.
Quan sát thực địa cùng việc phân tích các mẫu vật lưu trữ từ năm 1888 đến 2016 cho thấy, hơn 95% mẫu Saxifraga candelabrum đều dính đầy xác côn trùng. Một cây trưởng thành có thể giữ chân trung bình hơn 70 con muỗi nhỏ cùng các loài bọ chét trên phần thân cành phủ đầy lông nhầy màu đỏ.
Loài Saxifraga candelabrum, phân bố ở vùng cao nguyên Thanh Hải - Tây Tạng và dãy núi Hoành Đoạn (Trung Quốc) được xác minh là một loài cây ăn thịt đích thực. Ảnh: Xin-Jian Zhang
Bằng các thí nghiệm che chắn thị giác và khứu giác, nhóm nghiên cứu phát hiện hoa của loài cây này này chủ động phát ra các hợp chất hương thơm đặc trưng như beta-myrcene và eucalyptol để quyến rũ con mồi.
Đáng chú ý hơn, cây đã tiến hóa một cơ chế vô cùng tinh vi nhằm giải quyết xung đột giữa việc săn mồi và thụ phấn. Trong khi các loài côn trùng nhỏ bị thu hút và dính chặt vào lớp bẫy nhầy, những loài côn trùng thân lớn đảm nhận nhiệm vụ thụ phấn cho hoa lại không bị dính bẫy và có thể tự do di chuyển.
Để minh chứng khả năng tiêu hóa, các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật đánh dấu huỳnh quang và phát hiện hoạt động của enzym phosphatase - một loại enzym tiêu hóa phổ biến ở cây ăn thịt, xuất hiện rõ rệt tại các đầu lông tuyến của Saxifraga candelabrum.
Bằng chứng quyết định được đưa ra khi nhóm nghiên cứu cho cây tiếp xúc với những con ruồi giấm được nuôi bằng đồng vị phóng xạ nitro 15. Sau khoảng 2 tuần, nồng độ đồng vị này tăng vọt bên trong các mô mạch và cơ quan sinh sản của cây, xác nhận chất dinh dưỡng từ con mồi đã được hấp thụ hoàn toàn để phục vụ quá trình duy trì giống loài.
Phân tích bộ gen của Saxifraga candelabrum còn cho thấy sự tiến hóa hội tụ đáng ngạc nhiên với nhiều loài cây ăn thịt khác khi sở hữu các chuỗi gen tương đồng chuyên trách việc dụ dỗ, phân giải và nạp dưỡng chất.
Một cây Saxifraga candelabrum trưởng thành có thể giữ chân trung bình hơn 70 con muỗi nhỏ cùng các loài bọ chét trên phần thân nhày. Ảnh: Xin-Jian Zhang
Khác với phần lớn cây ăn thịt thường sinh sống ở môi trường đầm lầy ẩm ướt, phát hiện mới này chứng minh khả năng săn mồi của thực vật có thể phát triển ngay cả ở những vùng núi cao khô cằn và khắc nghiệt.
Thành công của nghiên cứu không chỉ giải tỏa nghi vấn lịch sử mà Charles Darwin để lại, mà còn mở ra góc nhìn hoàn toàn mới về sự đa dạng của giới thực vật. Kết quả này gợi mở rằng khả năng ăn thịt có thể đang ẩn giấu ở nhiều họ thực vật có hoa khác trong tự nhiên mà con người chưa từng nghĩ tới.