Sự tiến hóa kỳ lạ của loài cây ăn thịt

Khoảng 70 triệu năm về trước, khủng long còn lang thang trên Trái đất, một sự bất thường về di truyền đã cho phép một số loài thực vật biến thành loài ăn thịt.

Những cây ăn thịt như Venus đã phát triển thành những thợ săn khéo léo.

Sự biến đổi đã mang lại cho các thực vật này một số lợi thế. Trên thực tế, “các loài cây ăn thịt đã đảo lộn vị trí của chúng trong chuỗi thức ăn bằng cách bắt và tiêu thụ con mồi giàu chất dinh dưỡng, cho phép chúng phát triển mạnh trong đất nghèo dinh dưỡng”, theo nghiên cứu được công bố trực tuyến trên tạp chí Current Biology.

Để điều tra sự tiến hóa của cây ăn thịt, một nhóm các nhà thực vật học và sinh vật học quốc tế dẫn đầu bởi Jrg Schultz, Phó Giáo sư tại Đại học Wurzburg (Đức) đã so sánh bộ gen và giải phẫu ba cây ăn thịt có liên quan, tất cả đều là thành viên của họ Droseraceae. Cả ba loài cây này đều sử dụng chuyển động để bắt con mồi, các nhà nghiên cứu cho biết.

Một trong 3 loài thực vật được chọn là cây bắt ruồi Venus quen thuộc (Dionaea muscipula), loài cây sống ở vùng đầm lầy Carolina. Họ hàng gần của nó, loài rong ăn thịt (Aldrovanda vesiculosa) có mặt ở các vùng nước của hầu hết các lục địa. Cây có những chiếc cánh mỏng dưới nước sẽ nhanh chóng siết chặt xung quanh những động vật biển không ngờ tới. Loài cây thứ 3 được điều tra, cây gọng vó mang vẻ đẹp chết người (Drosera spatulata), loài phổ biến ở Australia. Nó thu hút nạn nhân bằng mùi hương ngọt ngào và tiết ra những dải keo ngọt dính xung quanh con mồi.

Sau khi phân tích, nhóm nghiên cứu phát hiện ra quá trình ba bước hướng tới đặc tính ăn thịt. Đầu tiên, vào khoảng 70 triệu năm trước, một tổ tiên không ăn thịt cổ xưa của ba loài cây ăn thịt hiện đại đã trải qua quá trình sao chép toàn bộ bộ gen, tạo ra một bản sao thứ hai của toàn bộ DNA hay nói cách khác là bộ gen của nó. Sự sao chép này đã giải phóng một trong những bản sao của gen lá và rễ để đa dạng hóa, cho phép chúng phục vụ các chức năng khác. Một số gen lá phát triển thành gen cho bẫy, trong khi quá trình hấp thụ và chuyển hóa dinh dưỡng từ thịt được hướng dẫn bởi các gen bình thường sẽ phục vụ cho rễ trong việc tìm kiếm dinh dưỡng từ đất.

Bước thứ hai trong hành trình trở thành loài ăn thịt xảy ra khi thực vật bắt đầu nhận được chất dinh dưỡng mới từ con mồi. Vào thời điểm đó, lá và rễ truyền thống không còn cần thiết nữa. Nhiều gen không liên quan đến dinh dưỡng từ thịt bắt đầu biến mất. Kết quả của việc mất gen này và các gen khác dẫn đến việc ba cây được quan sát trong nghiên cứu này là những cây có trình tự gen ngắn nhất cho đến nay.

Trong bước thứ ba của quá trình chuyển đổi thành cây ăn thịt, thực vật đã trải qua những thay đổi tiến hóa đặc trưng theo môi trường của chúng. Các rễ và lá tiến hóa thành đặc trưng của bẫy. Các gen cho rễ từng được sử dụng để tìm kiếm và hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất giờ được chỉ huy để tạo ra các enzyme cần thiết cho việc tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng từ con mồi. Các gen từng được sử dụng trong các tuyến tiết mật hoa để thu hút côn trùng thụ phấn đã được đem vào bẫy, nơi chúng tạo ra các chất để thu hút con mồi.

Các nhà khoa học nhận định quá trình ba bước cho thấy, theo thời gian, “những loài thực vật không ăn thịt cổ đại đã phát triển thành những thợ săn xanh khéo léo nhất hành tinh”.