Để lưu trữ ký ức phải có một bộ não. Chỉ hệ động vật mới có chức năng này. Song gần đây, xuất hiện ý tưởng cho rằng ngay cả cây cối, loài sinh vật thậm chí không có hệ thống thần kinh sơ khai như bọ và giun cũng có thể học hỏi và ghi nhớ. Bằng cách nào thực vật làm được điều này cũng như nhận biết chính xác họ hàng hay không phải họ hàng của chúng ở xung quanh để lựa chọn cùng chung sống hoặc cạnh tranh khốc liệt?
Thực vật độc đáo
Thoạt nhìn, cẩm quỳ Cornish (Cornish mallow) cũng như bất cứ loài cây dại nào khác. Nó có hoa màu hồng, phiến lá xòe to, phẳng, thuận tiện hứng ánh sáng mặt trời suốt cả ngày. Tuy nhiên, đằng sau sự bình thường ấy là cả một quá trình vận động phức tạp. Suốt nhiều giờ trước bình minh, cẩm quỳ Cornish liên tục cử động, chỉnh hướng lá sao cho khớp với hướng mặt trời lên.
Chúng dường như nhớ rõ vị trí và thời gian xuất hiện của mặt trời trong các mùa, luôn đảm bảo những chiếc lá của mình sẽ tiếp nhận được nhiều ánh nắng nhất mỗi sáng. Bất kể các nhà khoa học cố ý xoay hướng, thay đổi vị trí nguồn sáng thế nào trong phòng thí nghiệm, cẩm quỳ Cornish cũng nhanh chóng “học” được sự thích ứng chính xác.
Hoa bóng nước (Impatiens pallida) có chiến thuật riêng nhằm cạnh tranh ánh nắng với các hàng xóm không cùng loài trong khi, nếu bên cạnh là các “anh em”, chúng sẽ nỗ lực giảm bớt “sự hung hăng” để cùng phát triển. Một số thực vật còn hình thành hệ thống phòng thủ phức tạp nhằm phát hiện kẻ thù cụ thể.
Ví dụ: cải Arabidopsis thaliana có thể phát hiện rung động do sâu bướm xâm nhập, từ đó giải phóng dầu và hóa chất đẩy lùi kẻ phá hoại. Ngoài ra, thực vật cũng liên lạc với nhau và với các sinh vật khác, chẳng hạn như ký sinh trùng, vi khuẩn, bằng cách sử dụng nhiều “kênh” khác nhau, trong đó có “mạng rễ” của nấm cộng sinh, liên kết hệ thống rễ từ nhiều cây.
Ở các nước phân 4 mùa xuân, hạ, thu, đông rõ rệt, mọi cây cối đều biết đang là mùa nào. Chúng biết thu mình vào mùa đông, thụ phấn vào mùa xuân và không hề phạm sai lầm. Cải Arabidopsis thaliana là thực vật được yêu thích trong các phòng thí nghiệm. Nó chứa một gien có tên FLC, có tác dụng sản sinh hóa chất ngăn chặn sự nở hoa. Khi tiếp xúc với mùa đông dài, cải Arabidopsis thaliana tích cực tiết FLC.
- Xem thêm: Cây và hoa và cuộc sống con người
Chỉ khi mùa xuân đến, khi cái lạnh đã giảm, lượng FLC mới tụt xuống, cho phép nụ hoa bung cánh. Người ta gọi khả năng độc đáo này của cải Arabidopsis thaliana là “trí nhớ biểu sinh” (epigenetic memory). Ngay cả khi sống trong điều kiện ấm áp, cải Arabidopsis thaliana vẫn giữ gien FLC ở mức thấp. Đặc điểm này được gọi là nhiễm sắc chất (Chromatin).
Nó điển hình bởi các chuỗi ADN xoắn kép được đóng gói bởi các protein đặc biệt để tạo thành một phức hợp, ảnh hưởng đến hoạt động của gien. Việc tái cấu trúc nhiễm sắc chất còn được truyền sang các thế hệ tiếp theo. Đời sau của cải Arabidopsis thaliana vì thế vẫn “nhớ” các điều kiện của mùa đông để giải phóng FLC, ức chế ra hoa.
Tiềm thức của cây
Có điểm tương đồng giữa trí nhớ biểu sinh ở thực vật và ký ức ở động vật: tiềm thức. Theo nhà nghiên cứu sinh thái hành vi Monica Gagliano (Úc), cây cối “biết chính xác những gì đang xảy ra”. Bà gợi ý nếu sinh vật có khả năng học hỏi và ghi nhớ thì không nên loại trừ thực vật cũng có thể làm được điều này. Khi liên tục bị ảnh hưởng bởi một kích thích khác thường nhưng vô hại (ví dụ tiếng ồn, ánh sáng), phản ứng thích nghi sẽ hình thành.
Bạn có thể khó chịu với tiếng ồn phát ra từ tủ lạnh song, lâu ngày, bạn gần như không thấy phiền hà gì bởi nó nữa. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là bạn không còn nghe thấy tiếng ồn. Ngay cả trong căn phòng sẵn tiếng ồn, bạn vẫn bị giật mình bởi tiếng ồn lớn hơn. Nói cách khác, ghi nhớ về tiếng ồn (đã thích nghi) vẫn nằm trong tiềm thức của bạn. Khi tiếp xúc với môi trường tương tự, bạn lập tức nhận ra. Tiềm thức ở cây cũng vậy.
Khi các nhà khoa học thả cây trinh nữ (Mimosa pudica) từ trên cao xuống, điều mà loài cây còn được biết đến với cái tên “cây xấu hổ” này chưa từng gặp phải trong quá trình tiến hóa là nó không hề đưa ra phản ứng gấp gáp như khi bị chạm vào. Tuy nhiên, nếu rung lắc mạnh, nó sẽ khép lá tức thì. Không chỉ thế, trinh nữ còn học hỏi nhanh nhạy hơn trong điều kiện khan hiếm ánh sáng. Nó nhận thức tốt hơn nhằm giảm thiểu tối đa các hoạt động gây mất năng lượng. Bằng “trí tuệ” này, Trinh nữ bảo toàn năng lượng sống.
Thí nghiệm với cây con đậu Hà Lan (Pisum sativum) cũng chỉ ra chúng có khả năng dự đoán vị trí của ánh sáng, thậm chí mã hóa được cả thời gian và không gian, từ đó chỉnh sửa hành vi cho phù hợp với các tín hiệu của môi trường.
Cách ghi nhớ của cây
Ngay cả ngày nay, chúng ta vẫn có xu hướng bỏ qua thực vật trong nghiên cứu nhận thức, xem chúng như những sinh vật vô tri vô giác. Trẻ em trong các thành phố còn không tiếp xúc trực tiếp với cây cối qua những công việc như chăm sóc cây trồng. Trong thang phân cấp sự sống, thực vật luôn bị xếp ở bậc dưới cùng. Tất nhiên, có nhiều lý do để chúng ta vô thức lờ đi sự có mặt của thực vật. Một cái cây không đột ngột nhảy bổ ra ngoài hay có cử chỉ, hành động nào đó đe dọa đến an toàn của người. Chúng sẽ chỉ đứng yên ở đó. Với nhân loại, thực vật chỉ trở nên có nhận thức khi được đặt vào phép “nhân hóa”.
Khi tạo ra ký ức, con người có thể đồng thời lưu trữ một số thông tin để sử dụng “ngoại tuyến” trong tương lai bên cạnh các hoạt động “trực tuyến”. Tương tự ở các sinh vật khác, động vật có thể dự đoán chính xác vị trí mặt trời mọc. Những loài cây chuyển động theo hướng mặt trời chưa bao giờ dự đoán sai nơi đang đứng của thái dương. Rõ ràng, cây cối không có não để ghi nhớ các “bài học” như động vật hay con người. Làm thế nào chúng lưu trữ thông tin về môi trường để sử dụng cũng như, đôi loài, truyền lại cho thế hệ sau?
- Xem thêm: Những thực vật hung tàn nhất thế giới
Cẩm quỳ Cornish sử dụng các mô ở phần gốc của cây để dịch chuyển phiến lá hướng về phía mặt trời. Đây là một quá trình chủ động, được kiểm soát bằng cách thay đổi áp suất nước bên trong thân cây. Độ lớn và hướng của nắng được mã hóa trong các mô nhạy sáng của cẩm quỳ Cornish, lan truyền qua các gân lá và lưu trữ qua đêm. Cẩm quỳ Cornish cũng tiến hành theo dõi các thông tin về chu kỳ ngày và đêm thông qua đồng hồ sinh học của nó, nhạy cảm bắt tín hiệu báo hiệu bình minh và hoàng hôn.
Đương nhiên, một cái cây không thể hiểu các khái niệm như “mặt trời”, “mặt trời mọc”, song nó ghi nhớ thông tin về hướng ánh sáng và chu kỳ ngày/đêm để chuẩn bị chu toàn cho việc đón nắng và kết thúc một ngày quang hợp. Nó cũng nhanh chóng “học” được cách thích nghi thích hợp nếu chu kỳ ngày/đêm và hướng sáng đột ngột bị thay đổi. Nếu bị phủ trong bóng tối, cẩm quỳ Cornish sẽ chuyển từ hoạt động “trực tuyến” sang “ngoại tuyến” vài ngày để tiết kiệm năng lượng.
Dù là sinh vật có tuổi thọ lâu đời vào hàng bậc nhất trên trái đất, cây cối vẫn là nhóm sinh vật mà nhân loại mới chỉ bắt đầu tìm hiểu, phát hiện chúng cũng linh hoạt và có các năng lực phi thường. Khi mở rộng phạm vi nghiên cứu về nhận thức ra ngoài đối tượng động vật, chúng ta tìm ra ngay cả vi khuẩn, nấm mốc, động vật đơn bào cũng chia sẻ nhiều chiến lược ghi nhớ và nguyên tắc học tập cơ bản giống các sinh vật bậc cao. Thực vật có nhận thức không phải điều gì viễn tưởng hay chỉ có trong phép nhân hóa. Nó đang tồn tại ngay trong tự nhiên, xung quanh chúng ta.
