Cây săn mồi bằng lá ngầm

Những cây ăn thịt hay còn gọi là cây săn côn trùng, đã xuất hiện độc lập ít nhất 6 lần trong quá trình tiến hóa. Các nhà khoa học đã biết tới gần 20 chi cây ăn thịt được phân thành 10 họ. Mặc dù cây ăn thịt có cấu tạo rất đa dạng nhưng đặc điểm chung của chúng là bộ rễ kém phát triển. Cây hút các chất như nitơ, phốtpho và kali từ thi thể con mồi, chủ yếu là côn trùng. Phần lớn cây săn mồi đều sống gần nguồn nước, chẳng hạn đồng cỏ ngập nước hay đầm lầy. Nhưng cũng có trường hợp ngoại lệ.

Hoang mạc núi đá Campos Rupestres của Braxin ở độ cao từ 700 đến 2.000 m là quê hương của nhiều loài động vật và thực vật đặc hữu mà nơi khác không có. Tại đây cây cối buộc phải sống trong điều kiện khá khắc nghiệt – mọc trên đá, nền đất rắn hoặc cát. Các loài cây ăn thịt có mặt ở đây bởi chúng thích nghi tốt với nền đất nghèo chất khoáng. Trước đây các nhà khoa học đã phát hiện tại Campos Rupestres đại diện của chi Genlisea là những cây dùng lá mọc ngầm dưới đất để bẫy các sinh vật nhỏ bé, trước hết là các động vật nguyên sinh đơn bào. Mới đây các nhà nghiên cứu ở Trường Đại học Tổng hợp Xan Paolô (Braxin) đã lưu ý tới một giống cây chỉ mọc ở hoang mạc Campos Rupestres và thuộc chi Philcoxia. Đặc điểm nổi bật của giống cây này là có những chiếc lá bé nhỏ bất thường và bị vùi trong cát. Ngoài ra, những chiếc lá đó còn được trang bị các tuyến hình nấm điển hình và lúc nào cũng tiết ra chất dính. Ngoài cát thì các nhà khoa học còn tìm thấy xác côn trùng dính vào đó nên họ nghi đây là cây ăn thịt.

Để kiểm tra giả thiết của mình, các tác giả đã theo dõi một loài thuộc chi Philcoxia là cây Philcoxia minensis. Họ phải chứng minh loài cây này quả thực có khả năng bắt tuyến trùng đất và hút chất bổ từ con mồi. Để làm được điều này các tác giả công trình nghiên cứu đã cấy vi khuẩn Escherichia coli trong dung môi đặc biệt chứa nhiều chất đồng vị nitơ 15N. Sau đó họ cho tuyến trùng Caenorhabditis elegans ăn vi khuẩn. Tiếp đến, các con tuyến trùng no nê được đặt trên lá của cây minensis trồng trong nhà kính. Đợi 24 giờ hay 48 giờ trôi qua các nhà khoa học hái lá, phơi khô và phân tích chất đồng vị. Kết quả là chất nitơ đồng vị đã được tìm thấy trong lá cây minensis. Sau 24 giờ trong lá xuất hiện 5% chất 15N, còn sau 48 giờ tỷ lệ nitơ tăng lên 15%. Việc chất đồng vị nitơ tăng đột biến trong lá cây nói lên rằng các con tuyến trùng đã bị cây minensis “xẻ thịt”. Đồng thời, các nhà khoa học cũng đo hàm lượng tổng thể chất nitơ trong toàn bộ lá của cây minensis. 48 giờ sau khi đặt các con tuyến trùng lên lá cây minensis hàm lượng nitơ tăng mạnh.

Ở nhiều loài cây ăn thịt trong các sợi lông tiết chất enzyme phosphatase hoạt động mạnh và nó khử phosphatase của protein và nhờ đó tạo ra các phosphate anions. Các nhà nghiên cứu tìm hiểu xem enzyme này có tăng cường hoạt động trong lá ngầm của cây Philcoxia minensis hay không. Họ để lá ngâm trong dung môi đặc thù của phosphatase  được đánh dấu bằng chất huỳnh quang. Quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang, các nhà nghiên cứu đã nhận thấy dấu hiệu hoạt động tích cực của enzyme này trong lá cây Philcoxia minensis.

Một loại cây ăn thịt săn mồi theo cách khác

Các tác giả của công trình nghiên cứu chỉ theo dõi một trong ba loài của chi Philcoxia nhưng họ cho rằng hai loài khác là Philcoxia bahiensis và Philcoxia goasensis cũng là cây ăn thịt. Hai loài này tương đồng về hình thái với Philcoxia minensis, ngoài ra trên tiêu bản lá của chúng cũng có tàn tích tuyến trùng. Tất cả các loài Philcoxia đều là thực vật đặc hữu hẹp của hoang mạc Campos Rupestres. Cần lưu ý rằng tuyến trùng là con mồi không quen thuộc đối với thực vật ăn thịt.

Người ta cho rằng ăn thịt không phải là cách thức kiếm ăn kinh tế đối với thực vật. Đây là một trong những lý do giải thích vì sao cây săn mồi không phổ biến trong thế giới thực vật – chỉ chiếm 0,2% trong số những cây ra hoa. Tuy nhiên, các nhà khoa học Braxin tin rằng tỷ lệ này là thấp hơn thực tế. Rất có thể nhiều loài cây có cách thức ăn thịt mà con mắt thường của chúng ta không nhìn thấy được do các con mồi có kích thước quá bé, hoặc do cây săn mồi ở nơi rất xa xôi hẻo lánh hay có cơ chế săn mồi khác thường. Áp ba nguyên nhân nói trên vào chi Philcoxia, các nhà khoa học Braxin hào hứng kết luận rằng xung quanh chúng ta có nhiều loài cây ăn thịt hơn chúng ta tưởng.