Kỳ thú những 'vũ khí bí mật' cây cối dùng để chống lại côn trùng

Nhìn một cái cây đứng im dưới nắng, thật khó tưởng tượng rằng nó đang liên tục phải đối phó với vô số sâu bướm, rệp, bọ cánh cứng và các loài côn trùng ăn thực vật. Nhưng cây cối không hề bất lực. Qua hàng trăm triệu năm tiến hóa, chúng đã hình thành một hệ thống phòng thủ nhiều tầng, kết hợp giữa vũ khí vật lý, hóa học và tín hiệu sinh học.

Ảnh: uni-bonn

Lớp phòng thủ đầu tiên nằm ngay trên bề mặt. Lá có thể được phủ bởi lớp sáp khiến côn trùng khó bám, hoặc mọc đầy lông biểu bì (trichome) khiến chúng khó di chuyển và ăn lá. Một số loài còn có gai, ngạnh, thành tế bào dày và cứng hoặc tích lũy silica trong mô thực vật. Với một con sâu nhỏ, việc gặm một chiếc lá như vậy chẳng khác nào phải ăn qua một lớp “áo giáp”.

Nhưng nếu côn trùng vẫn cắn được thì sao? Cây có thể chuyển sang vũ khí hóa học. Nhiều loài thực vật sản xuất alkaloid, terpenoid, phenolic, glucosinolate và nhiều hợp chất khác khiến chúng trở nên đắng, độc hoặc khó tiêu đối với côn trùng. Một số protein phòng vệ còn can thiệp vào quá trình tiêu hóa thức ăn của sâu.

Ảnh: mdpi

Điều thú vị là cây không nhất thiết phải chuẩn bị tất cả vũ khí này ở mức cao mọi lúc. Khi bị sâu cắn, mô bị tổn thương có thể kích hoạt các tín hiệu bên trong cây, đặc biệt là hormone jasmonate. Tín hiệu này kích hoạt hàng loạt gene liên quan đến phòng vệ, khiến những phần khác của cây cũng bước vào trạng thái cảnh giác.

Cây thậm chí còn có thể “gọi đồng minh”. Khi bị ăn, một số loài giải phóng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi vào không khí. Những mùi hóa học này có thể xua đuổi côn trùng hoặc thu hút các loài săn mồi và ký sinh chuyên tấn công chính những con sâu đang ăn cây. Nói cách khác, cây bị ăn có thể phát ra một tín hiệu giống như: “Có kẻ đang tấn công tôi!”

Đây thực chất là một cuộc chạy đua tiến hóa. Cây ngày càng phát triển những cơ chế phòng vệ tinh vi, trong khi côn trùng cũng tiến hóa khả năng kháng độc, né tránh hoặc thậm chí tận dụng các hóa chất của cây cho lợi ích riêng. Vì thế, một chiếc lá tưởng như im lặng thực ra đang nằm giữa một cuộc chiến hóa sinh diễn ra liên tục.

Loài hoa khổng lồ có hình dáng như vương miện từng xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước