Thực vật và động vật ăn chúng đã cùng nhau tiến hóa theo những cách hấp dẫn, tạo ra sự tương tác năng động của các chiến lược sinh tồn. Nhiều loài thực vật đã phát triển khả năng phòng vệ vật lý và hóa học để chống lại động vật ăn cỏ. Một chiến lược nổi tiếng ở thực vật có hoa là tạo ra mật hoa để thu hút “vệ sĩ kiến”. Nghiên cứu gần đây khám phá sự tiến hóa của chiến lược phòng thủ tương tự này này ở loài dương xỉ.

Jacob Suissa, phó giáo sư tại Đại học Tennessee Knoxville, dẫn đầu nghiên cứu với sự cộng tác của Fay-Wei Li, chuyên gia dương xỉ của Viện Boyce Thompson, và Corrie Moreau, chuyên gia về kiến ​​của Đại học Cornell.

Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Nature Communications tiết lộ rằng dương xỉ và thực vật có hoa tiến hóa độc lập với mật hoa, những cấu trúc chuyên biệt tiết ra phần thưởng có đường để thu hút kiến ​​vệ sĩ, cùng thời điểm trong kỷ nguyên Phấn trắng. Phát hiện này rất có ý nghĩa vì nó cho thấy động lực tiến hóa tương tự đã định hình sự phát triển của mối tương sinh giữa kiến ​​và thực vật ở hai thế hệ khác nhau này, cách nhau hơn 400 triệu năm.

Kiến tìm kiếm mật hoa dương xỉ. Nguồn Jacob S. Suissan.

Suissa cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi nêu bật một ví dụ thú vị về quá trình tiến hóa hội tụ, trong đó dương xỉ và thực vật có hoa phát triển các chiến lược tương tự một cách độc lập để tự bảo vệ mình trước sự săn mồi bằng cách chiêu mộ những con kiến ​​​​bảo vệ bằng mật hoa”.

Bằng cách tích hợp dữ liệu phát sinh chủng loại và phân tích so sánh, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng mật hoa có nguồn gốc đồng thời ở dương xỉ và thực vật hạt kín, nhưng dương xỉ có độ trễ đáng kể về đa dạng hóa so với các loài thực vật có hoa. Nghiên cứu cũng tiết lộ rằng dương xỉ có khả năng chiêu mộ những con kiến ​​​​bảo vệ thứ hai, khai thác các mối quan hệ giữa kiến ​​và thực vật hạt kín có sẵn khi chúng chuyển từ nền rừng sang tán cây.

Suissa giải thích: “Lịch sử tiến hóa của mật hoa dương xỉ không chỉ chứng minh mối quan hệ phức tạp giữa thực vật và côn trùng – những mối quan hệ trước đây bị đánh giá thấp – mà còn nhấn mạnh khả năng của dương xỉ trong việc thích ứng với những thách thức sinh thái”.

Nghiên cứu này đưa ra những hiểu biết mới về động lực tiến hóa hình thành nên sự tương tác giữa thực vật và động vật. Bằng cách hiểu làm thế nào dương xỉ và thực vật có hoa phát triển độc lập các cơ chế bảo vệ tương tự, các nhà khoa học có thể đánh giá cao hơn các nguyên tắc cơ bản chi phối chức năng đa dạng sinh học và hệ sinh thái. Nghiên cứu này mở ra những con đường mới để khám phá lịch sử tiến hóa của các đặc điểm thực vật khác và tác động sinh thái của chúng, củng cố tầm quan trọng của mối quan hệ tương hỗ trong thế giới tự nhiên.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Viện Boyce Thompson.