Cây trinh nữ cụp lá khi bị chạm vì ở gốc mỗi lá chét và cuống lá có những khớp phình chứa tế bào căng nước. Cú chạm làm phát sinh một tín hiệu điện chạy dọc lá; các tế bào ở một phía của khớp mất nước gần như tức thì nên xẹp xuống, kéo lá gập lại. Cách cử động này được cho là giúp cây tránh bị sâu bọ và động vật ăn lá.
Chào bạn, đây là Nhà Sinh Học. Ai lớn lên ở nông thôn chắc từng chạm vào cây xấu hổ ven đường cho lá cụp lại. Tập này mình nói về cơ chế đằng sau trò chơi tuổi thơ ấy, và một thí nghiệm năm xưa trên cây trinh nữ đã mở ra cả một ngành khoa học.
Cây không có cơ bắp mà vẫn cử động
Động vật cử động bằng cơ co rút. Cây không có cơ. Thay vào đó, cây trinh nữ dùng áp lực nước. Ở gốc lá có những khớp phình nhỏ, bên trong là các tế bào vận động giống như những quả bóng nước xếp sát nhau.
Khi các tế bào này căng nước, khớp cứng lại, giữ lá xoè. Khi tế bào ở một phía của khớp mất nước, phía đó xẹp xuống, khớp gập lại theo hướng ấy, lá cụp xuống.
Đây cũng là nguyên lý sức trương nước mà mình đã kể ở tập về thẩm thấu, chỉ khác là cây trinh nữ điều khiển được nó rất nhanh và có hướng.
Bạn có thể thấy các khớp phình ấy bằng mắt thường: một đoạn hơi dày lên ở chỗ cuống lá nối với cành.
Từ cú chạm tới chiếc lá cụp
Khi bạn chạm vào, tế bào cảm nhận lực cơ học và phát ra một tín hiệu điện, lan dọc theo lá tới các khớp. Tín hiệu làm các kênh trên màng tế bào vận động mở ra, ion kali và một số ion khác tràn ra ngoài.
Ion đi ra thì nước cũng theo thẩm thấu đi ra, tế bào xẹp đi trong chưa tới một giây. Đó là lý do lá cụp nhanh tới mức trông như phản xạ.
Chạm nhẹ thì chỉ vài cặp lá chét gần đó cụp. Chạm mạnh hoặc lắc cả cành thì tín hiệu lan xa, cả cuống lá chính cũng gập xuống. Sau khoảng mười tới hai mươi phút, các tế bào hút nước trở lại và lá từ từ xoè ra.
Mỗi lần cụp xoè tốn năng lượng, vì tế bào phải bơm ion trở lại. Vì thế chạm liên tục làm cây mệt, cụp chậm dần.
Vì sao cây trinh nữ lại cần cụp lá?
Giả thuyết phổ biến nhất là tự vệ. Khi một con sâu bò lên hay một con dê gặm thử, lá cụp đột ngột có thể làm con vật giật mình. Lá cụp lại trông héo úa, kém hấp dẫn, và lộ ra những gai nhỏ trên thân.
Lá cụp còn có thể làm côn trùng nhỏ rơi khỏi lá. Ngoài ra, khi gió mạnh hay mưa to, lá cụp giúp giảm tổn thương và giảm mất nước.
Những giả thuyết này đều hợp lý nhưng không loại trừ nhau, và khó thí nghiệm để biết cái nào quan trọng nhất ngoài tự nhiên.
Cây trinh nữ không phải cây duy nhất cử động nhanh. Cây bắt ruồi ở Bắc Mỹ khép bẫy lá trong nháy mắt khi con mồi chạm vào lông cảm ứng hai lần trong một khoảng thời gian ngắn, nghĩa là nó đếm được số lần chạm.
Lá cụp lúc tối và thí nghiệm mở ra ngành đồng hồ sinh học
Không cần ai chạm, lá trinh nữ cũng tự cụp khi trời tối và xoè ra khi trời sáng, như đi ngủ. Nhiều cây họ đậu khác cũng có cử động ngủ như vậy.
Năm một nghìn bảy trăm hai mươi chín, một nhà thiên văn người Pháp tên de Mairan đặt một chậu cây trinh nữ vào chỗ tối hoàn toàn. Lạ thay, lá vẫn xoè vào ban ngày và cụp vào ban đêm theo đúng nhịp, dù cây không thấy ánh sáng.
Thí nghiệm đơn giản ấy là một trong những bằng chứng đầu tiên cho thấy sinh vật có đồng hồ bên trong, chạy theo chu kỳ gần một ngày mà không cần tín hiệu từ bên ngoài. Hơn hai thế kỷ sau, đồng hồ sinh học trở thành một ngành nghiên cứu lớn.
Darwin về già cũng dành nhiều năm nghiên cứu cử động của cây, cùng con trai viết một cuốn sách về khả năng chuyển động của thực vật.
Cây trinh nữ có học được không?
Năm hai nghìn mười bốn, một nhóm nghiên cứu cho những chậu trinh nữ rơi nhẹ từ một độ cao nhỏ nhiều lần. Lúc đầu lá cụp mỗi lần rơi. Sau nhiều lần, cây không cụp nữa, nhưng vẫn cụp khi bị một kích thích khác như lắc. Nhóm nghiên cứu cho rằng cây đã quen với cú rơi vô hại, và hiệu ứng ấy còn kéo dài nhiều ngày.
Kết quả này gây tranh luận sôi nổi. Một số nhà khoa học cho rằng gọi đó là học là quá đà, vì có thể giải thích bằng cơ chế mệt mỏi hay thích nghi đơn giản của tế bào. Những người khác cho rằng định nghĩa học không nhất thiết đòi hỏi bộ não.
Dù kết luận cuối cùng thế nào, câu chuyện cho thấy thực vật phản ứng tinh vi hơn ta tưởng, và cũng cho thấy khoa học cần nhiều thí nghiệm lặp lại trước khi chấp nhận một khẳng định lớn.
Lần tới gặp bụi trinh nữ, bạn thử chạm một lá rồi bấm giờ xem bao lâu lá xoè lại. Chạm tiếp vài lần, xem thời gian có dài ra không. Bạn đang làm một thí nghiệm sinh lý thực vật đúng nghĩa.
Câu hỏi thường gặp
Cây trinh nữ có độc không?
Cây trinh nữ có thân gai nhỏ dễ làm xước tay. Một số tài liệu ghi nhận cây chứa chất có thể gây hại cho gia súc nếu ăn nhiều. Không nên tự dùng làm thuốc khi chưa hỏi người có chuyên môn.
Cây trinh nữ có nguồn gốc ở đâu?
Cây trinh nữ có nguồn gốc ở châu Mỹ nhiệt đới và đã lan rộng khắp vùng nhiệt đới, trong đó có Việt Nam, nơi nó mọc phổ biến ven đường, bãi cỏ.
Trinh nữ và mai dương có giống nhau không?
Hai cây cùng họ và lá đều cụp khi chạm, nhưng mai dương là cây bụi lớn hơn nhiều, gai to và là loài xâm hại đất ngập nước. Trinh nữ thường là cây thân bò nhỏ ven đường.
Vì sao chạm nhiều lần lá cụp chậm hơn?
Mỗi lần cụp xoè, tế bào vận động phải bơm ion trở lại để hút nước, tốn năng lượng và thời gian. Chạm liên tục làm quá trình hồi phục không theo kịp.
Thực vật có cảm thấy đau không?
Thực vật có phản ứng với tổn thương bằng tín hiệu điện và hoá học, nhưng không có hệ thần kinh hay bộ não như động vật. Phần lớn các nhà khoa học cho rằng chúng không trải nghiệm cảm giác đau như con người.
