Các nhà khoa học giải quyết bài toán hóc búa về lá cỏ

Cuộc tranh luận này liên quan đến các mùa vụ lúa mì, lúc gạo, ngô bởi chúng đều là cây thuộc họ Hòa thảo hay họ Lúa hoặc họ Cỏ với cùng một hình dạng lá.

Bí ẩn về sự hình thành của lá cỏ hiện giờ đã được một nhóm nghiên cứu ở Trung tâm nghiên cứu John Innes (Anh) cùng với các nhà khoa học trường đại học Cornell và trường đại học California, Berkley, trường đại học Edinburgh phát hiện khi sử dụng những mô hình tính toán tiên tiến và các kỹ thuật di truyền thực nghiệm.

Công trình “Evolution of the grass leaf by primordium extension and petiole-lamina remodeling” được xuất bản trên tạp chí Science. Giáo sư Enrico Coen, một trong những tác giả chính của công trình, nói: “Lá cỏ ẩn chứa một bài toán hóc búa 1. Bằng việc hình thành và thử nghiệm các mô hình khác nhau về quá trình tiến hóa và phát triển của nó, chúng tôi đã chứng tỏ là các lý thuyết hiện hành dường như đều sai, và một ý tưởng được đề xuất từ thế kỷ 19 nhưng sau bị bác bỏ lại gần với phát hiện này của chúng tôi”.

Các thực vật có hoa thường được phân loại vào nhóm một lá mầm hay hai lá mầm. Thực vật một lá mầm, vốn bao gồm họ cỏ, có lá mọc vòng quanh gốc và những đường gân lá song song. Thực vật hai lá mần, bao gồm chi cải, cây họ đậu và phần lớn cây bụi cũng như cây thân gỗ hay được trồng trong vườn, có lá không mọc liền thân mà có cuống và gân tỏa theo hình mạng nhện.

Trong họ cỏ, lá hình thành một cấu trúc hình ống, gọi là màng. Màng này cho phép cây gia tăng chiều cao trong khi vẫn giữ được chóp lá tăng trưởng sát mặt đất, bảo vệ nó khỏi sự đe dọa của lưỡi liềm hoặc những bộ răng của động vật ăn cỏ.

Trong thế kỷ 19, các nhà thực vật học đề xuất là màng lá cỏ tương đương với cuống lá của cây hai lá mầm. Nhưng quan điểm này đã bị nghi ngờ vào thế kỷ 20, khi các nhà giải phẫu thực vật lưu ý là các cuống lá cũng có những gân chạy song song như lá cỏ, và kết luận là toàn bộ lá cỏ (ngoại trừ một vùng rất nhỏ ở chóp lá) có nguồn gốc từ cuống lá.

Sử dụng những mô hình tính toán và các kỹ thuật di truyền thực nghiệm tiên tiến, nhóm nghiên cứu đã tái lập lại bài toán về sự phát triển của lá cỏ. Họ mô hình hóa các giả thuyết khác nhau về cách phát triển của lá cỏ, và thử nghiệm các dự đoán từ mỗi mô hình với các kết quả thực nghiệm. Thật ngạc nhiên là họ tìm ra mô hình dựa trên ý tưởng của thế kỷ 19 về sự tương đương của màng – cuống lại phù hợp nhất với thực nghiệm hơn quan điểm hiện đại.

Những phát hiện nhỏ về sự phát triển của động vật nơi một lý thuyết bị bác bỏ đã được “minh oan” dưới ánh sáng của nghiên cứu di truyền mới.

Nghiên cứu về lá cỏ cho thấy cách những biến điệu đơn giản của những quy tắc sinh trưởng, trên cơ sở của một mẫu hình chung của các hoạt động gene, có thể tạo ra một sự đa dạng đáng chú ý về những hình dạng khác biệt của lá, nếu không có nó thì những khu vườn và những bàn ăn của chúng ta sẽ trở nên nghèo nàn hơn nhiều.

Thanh Phương tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2021-12-scientists-grass-leaf-conundrum.html

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211209142548.htm

-----------------------------------------

1 https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf9407