Các loài thực vật có hoa chinh phục thế giới bằng cách nào?

Các nhà khoa học nghĩ họ đã tìm ra đáp án cho một câu đố mà ngay cả Charles Darwin cũng khó trả lời: Làm thế nào hoa đã tiến hóa và lan rộng để trở thành loài thực vật ưu thế trên Trái Đất.

Các loài thực vật có hoa, hay thực vật hạt kín, chiếm khoảng 90% trong số tất cả các loài thực vật sống, bao gồm hầu hết các loài cây lương thực.

Ở thời xa xưa, chúng phát triển nhanh hơn những loài thực vật như cây lá kim và dương xỉ, những loài có trước chúng, nhưng bằng cách nào thực vật có hoa làm được điều này là một bí ẩn.

Nghiên cứu mới đưa ra giải thuyết liên quan đến kích cỡ hệ gen – và hệ gen nhỏ thì tốt hơn.

Kevin Simonin đến từ Đại học bang San Francisco, California, Mỹ cho biết: “Chung quy đó là một câu hỏi về kích cỡ tế bào và làm thế nào bạn có thể có một tế bào nhỏ và vẫn giữ được tất cả các thuộc tính cần thiết cho cuộc sống”.

Bí mật ghê gớm

Hàng trăm triệu năm trước đây, Trái Đất bị chi phối bởi dương xỉ và cây lá kim. Sau đó, khoảng 150 triệu năm trước, những loài thực vật có hoa đầu tiên xuất hiện.

Chúng nhanh chóng lan ra tất cả mọi nơi trên thế giới, làm thay đổi cảnh quan từ màu xanh lặng sang một mớ màu rực rỡ lộn xộn.

Những lí do đằng sau sự thành công khó tin và sự đa dạng của các loài thực vật có hoa đã được bàn luận trong hàng thế kỉ.

Chính Charles Darwin đã gọi đó một “bí ẩn ghê gớm”, lo sợ rằng sự thay đổi đột ngột này có thể thách thức thuyết tiến hóa của mình.

Simonin và nhà đồng nghiên cứu Adam Roddy, đến từ Đại học Yale, muốn biết liệu kích cỡ bộ gen của thực vật có quan trọng không.

Các nhà sinh vật học đã phân tích dữ liệu do Vườn thực vật Hoàng gia Anh, Kew, đưa ra, về kích cỡ bộ gen của hàng trăm loài thực vật, bao gồm thực vật có hoa, thực vật hạt trần (một nhóm thực vật bao gồm cây lá kim và bạch quả) và dương xỉ.

Bằng chứng rõ ràng

Sau đó các nhà sinh vật học đã so sánh kích thước bộ gen với những đặc điểm cấu trúc như sự phong phú các khí khổng trên lá.

Họ cho biết, điều này cung cấp “bằng chứng rõ ràng” rằng sự thành công và phát triển nhanh chóng của thực vật có hoa trên khắp thế giới là nhờ “giảm kích thước bộ gen”.

Bằng cách giảm kích thước bộ gen nằm trong nhân tế bào, các loài thực vật có thể dựng nên những tế bào nhỏ hơn.

Nhờ thế, nó cho phép lấy vào một lượng CO₂ và C₂ lớn hơn từ quá trình quang hợp, quá trình mà thực vật dùng năng lượng ánh sáng để biến CO₂ và nước thành glucose và oxy.

Các loài thực vật hạt kín có thể tập hợp nhiều gân lá và khí khổng hơn vào lá, để tối đa hóa năng suất của chúng.

Các nhà nghiên cứu cho biết việc giảm kích thước bộ gen chỉ xảy ra ở thực vật hạt kín, và điều này là “điều kiện tiên quyết cần thiết cho sự phát triển nhanh chóng giữa các loài thực vật trên đất liền”.

Họ nói: “Các loài thực vật có hoa là nhóm thực vật quan trọng nhất trên Trái Đất và bây giờ, cuối cùng, chúng ta cũng đã biết lí do tại sao chúng lại thành công đến vậy”.

Lộc Ninh (Theo BBC News)