Đồ hoạ trên Current Biology (2021). DOI: 10.1016/j.cub.2021.05.055.

Thực vật không thể chạy trốn khỏi kẻ thù. Tuy nhiên, chúng muốn giữ khoảng cách xa với các loài đe dọa sự sống của chúng. Điều này có thể thực hiện thông qua khả năng phát ra mùi hôi. Klaas Vrieling thuộc Viện Sinh học Leiden đã cùng nhóm của mình tìm hiểu cách thực vật thay đổi quá trình tạo mùi để tạo khoảng cách với các loài gây hại.

Vrieling giải thích: "Cây cúc dại có nguồn gốc ở châu Âu và châu Á, nhưng hiện là loài xâm lấn ở các lục địa khác. Thật may mắn cho chúng tôi, từ các loài xâm lấn này đã giúp chúng tôi tìm hiểu sự thay đổi mùi của cúc dại trong môi trường mới nơi có áp lực từ động vật ăn thực vật hoàn toàn khác nhau”.

Thoạt nhìn mâu thuẫn

Việc tạo ra mùi có liên quan đến việc xua đuổi côn trùng ăn thực vật. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra điều gì đó thoạt nhìn có vẻ mâu thuẫn. Nhà nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra loài thực vật ở bản địa tạo ra ít mùi hơn so với các loài họ hàng xâm lấn của nó. Theo cách nghĩ, thông thường Người ta cho rằng việc tạo mùi sẽ cao hơn ở phạm vi bản địa, vì theo thời gian tiến hóa, loài thực vật sẽ tích lũy được cách đối phó với các loài ăn thực vật hơn".

Nguyên nhân đã được tìm ra với loài bướm đêm Cinnabar. Loài này chỉ được tìm thấy trong phạm vi bản địa và nó đặc biệt ăn các loại rau cỏ thông thường. Có mùi có thể khiến côn trùng này tránh xa, nhưng có mùi lại như một bữa ăn ngon cho chúng.

Vrieling giải thích: "Điều này có nghĩa là cây bản địa gặp phải tình huống khó xử: nếu nó tạo ra mùi quá nhiều, nó sẽ thu hút một loài sâu bướm chuyên biệt. Nhưng nếu nó tạo ra mùi quá ít, tất cả các loài côn trùng ăn thực vật khác sẽ tấn công chúng. Đây không phải là trường hợp với cây cúc dại xâm lấn, khi bướm đêm vắng bóng trong phạm vi này, thì các loài ăn thực vật khác sẽ có mặt. Và kết quả trong khoảng 60 thế hệ, một thời gian tương đối ngắn, lượng mùi này tăng lên gấp đôi trên các địa bàn xâm lấn". Thật vậy, các động vật chuyên ăn thực vật nhận thấy mùi của cúc dại xâm lấn hấp dẫn hơn mùi của cúc dại bản địa, trong khi đối với côn trùng ăn thực vật thì ngược lại.

Chứng minh cho sự tiến hóa

Đặc biệt hơn nữa, hiện tượng này xảy ra ở tất cả các phạm vi xâm lấn. Một cách độc lập, mùi đã phát triển theo cùng một cách. Vrieling giải thích: “Đó là bằng chứng rõ ràng cho thấy sự thay đổi tiến hóa nhanh chóng trong quá trình tạo mùi”.

Thu hút kẻ thù của kẻ thù

Vrieling và nhóm của ông cũng quan tâm đến một loại mùi khác, mà thực vật có thể dùng để kêu cứu. Vrieling cho biết: “Với những loại cây cỏ thông thường, điều này xảy ra khi sâu bướm Cinnabar bắt đầu ăn thực vật. Sau đó cây sẽ tạo ra một mùi đặc biệt hấp dẫn ong bắp cày Ichneumon. Những con ong bắp cày này sẽ đến đẻ trứng vào sâu bướm của loài Cinnabar và giết chúng".

Sâu vẽ bùa chỉ xuất hiện ở khu vực bản địa của cây cúc dại. Trong phòng thí nghiệm của Ted Turlings ở Neuchatel, Thụy Sĩ, chúng tôi thấy rằng khi bị ấu trùng sâu tấn công, các loài cúc dại bản địa tạo ra loại mùi đặc biệt gấp 5 lần so với cúc dại xâm lấn. Ngoài ra, ong bắp cày Ichneumon cũng bị thu hút bởi mùi đặc trưng của cây cúc dại bản địa hơn mùi của cây cúc dại xâm nhập.

Vrieling kết luận về nghiên cứu này để thích nghi theo thời gian tiến hóa "Và quan trọng hơn nữa, khi đưa cả loài bản địa và xâm lấn vào đồng ruộng trong phạm vi bản địa, chúng tôi thấy rằng các loại cúc bản địa được bảo vệ tốt hơn. Mười ngày sau khi đưa cùng một số lượng ấu trùng trên mỗi cây, nhiều ấu trùng biến mất trên thực vật bản địa, chúng đã bị ong bắp cày Ichneumon ký sinh. Điều này cho thấy rằng mùi có tác dụng bảo vệ quan trọng, nhưng sau 60 thế hệ mùi đã bị giảm thông qua sự vắng bóng của loài bướm Cinnabar và ong bắp cày Ichneumon".

Cơ hội cho các nhà chăn nuôi

Vrieling cũng cho rằng những phát hiện này có thể được sử dụng trong nông nghiệp trong tương lai. "Sẽ rất thú vị khi thấy các nhà lai tạo tạo ra những cây có mùi mạnh để chúng tự bảo vệ khỏi động vật và đồng thời cải thiện hiệu quả của các tác nhân kiểm soát sinh học. Nó có thể giảm việc sử dụng thuốc trừ sâu để hướng tới một nền nông nghiệp bền vững hơn, điều đó thật tuyệt vời".

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org