Cỏ biển nở hoa
Khoảng một thập kỷ trước, Vivianne Solis-Weiss, nhà sinh vật học đại dương tại Trường Đại học Tự trị quốc gia Mexico (Nacional Autónoma de México) đã chú tâm đến các loài giun biển sau khi trò chuyện với một đồng nghiệp nghiên cứu về cỏ biển. Trong quá trình quan sát hoa dưới đại dương, cả hai phát hiện một số loài giun biển tập trung quanh cỏ biển khi chúng nở hoa.
Solis-Weiss và các đồng nghiệp đặt câu hỏi liệu có phải giun biển thụ phấn cho thực vật dưới nước, giống như ong, bướm trên mặt đất. Giả thuyểt cho rằng, các sinh vật sống có thể đóng một vai trò trong quá trình thụ phấn dưới đại dương.
Kể từ năm 2012, nhóm của Solis-Weiss bắt đầu quan sát về quá trình “thụ phấn dưới đại dương”, trong đó mục tiêu chính là loài cỏ biển có thể nở hoa dưới nước, có tên khoa học là Thalassia testudinum.
Thụ phấn là một bước rất quan trọng trong quá trình sinh sản ở thực vật có hạt trên Trái đất. Nhờ vào các loài động vật hay côn trùng giúp hoa thụ phấn, chúng mới có thể sinh sản hữu tính. Cho đến thời điểm này, giới khoa học tin rằng, thụ phấn là một hiện tượng chỉ có trên mặt đất và không tồn tại dưới hải dương.
Tuy nhiên, hiện nay xuất hiện một vài nghiên cứu chứng minh thụ phấn dưới nước là việc hoàn toàn có thể xảy ra. Emma Lavaut, nhà sinh vật học đại dương tại Trạm Hàng hải Roscoff, thuộc Trường Đại học Sorbonne, Pháp, cho rằng trong môi trường biển, quá trình thụ phấn được thực hiện bởi chuyển động của nước. Phấn hoa từ hoa đực sẽ được dòng nước đưa đến hoa cái.
Đơn cử với loài cỏ biển, hoa đực sẽ thả phấn hoa vào trong môi trường nước và tập trung lại thành từng khối lơ lửng. Sóng biển giúp đưa phấn hoa đi khắp đại dương, cho đến khi chúng gặp hoa cái, quá trình thụ tinh diễn ra và hình thành nên những cây cỏ biển mới.
Tuy nhiên, nghiên cứu của Solis-Weiss đã mang lại một bước tiến mới khi chứng minh rằng những loài vật dưới đại dương như giun biển, giáp xác có thể giúp thực vật thụ phấn. Chúng được ví như “những con ong của biển”.
Để chứng minh giả thuyết trên, nhóm nghiên cứu do Solis-Weiss đứng đầu đã ghi lại quá trình thụ phấn tại các điểm nghiên cứu cỏ biển Thalassia testudinum ngoài biển và trong phòng thí nghiệm. Vào mỗi buổi tối khi những bông hoa Thalassia testudinum hé nở, giun biển và một số loài giáp xác như tôm... sẽ tụ tập ở đó, “đắm mình” trong lớp phấn hoa.
Bà Solis-Weiss cho biết: “Các thí nghiệm đã ghi lại cảnh những sinh vật này kiếm ăn xung quanh những bông hoa đực, dính phấn hoa vào cơ thể chúng sau đó tìm đến các bông hoa cái và để lại phấn hoa ở đó”.
Năm 2016, nhóm nghiên cứu đã công bố những phát hiện này cùng hình ảnh những con giun biển mang trên mình lớp phấn hoa trên tạp chí khoa học Nature. Đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh quá trình thụ phấn diễn ra ngoài biển.
Hiện tượng trên có thể do các loài động vật giáp xác bị thu hút bởi thức ăn trong khu vực hoa của cỏ biển và vô tình mang phấn hoa từ hoa đực đến hoa cái khi mà phấn hoa bám dính lên cơ thể chúng tương tự như loài ong thụ phấn cho hoa trong quá trình tìm mật.
Quá trình sinh sôi của tảo biển
 |
Một con bọ biển mang trên mình phấn hoa tảo đỏ. |
Sau khi nghiên cứu của Solis-Weiss được công bố rộng rãi, Myriam Valero, nhà di truyền học quần thể tại Cơ quan Nghiên cứu quốc gia Pháp (CNRS) nghi vấn liệu hiện tượng tương tự có thể xảy ra với loài tảo biển hay không.
Dù trông tương đối giống nhau, tảo biển và cỏ biển là hai loài hoàn toàn khác biệt. Cỏ biển xuất hiện trên Trái đất từ khoảng 130 triệu năm trước. Nó bắt nguồn từ thực vật trên cạn trở về biển nhưng vẫn giữ một số đặc điểm trên đất liền như ra hoa. Chúng có thể dựa vào động vật để thụ phấn.
Trong khi đó, tảo biển có quan hệ họ hàng xa với thực vật nhưng không phải là thực vật hay động vật. Chúng là những sinh vật cổ đại tiến hóa trước khi thực vật rời đại dương và bắt đầu phát triển trên đất liền. Điều đó đồng nghĩa quá trình thụ phấn ở tảo biển có thể diễn ra trước động vật hoặc thực vật xuất hiện.
Để tìm hiểu về quá trình thụ phấn ở tảo biển, Valero và các cộng sự đã đặt một cây tảo biển đỏ đực và một cây cái cách nhau khoảng 15cm trong bể cá. Họ đưa 20 loài giáp xác vào bể. Để so sánh, họ cũng dựng một bể cá có chứa cây đực và cây cái tương tự nhưng không thả động vật giáp xác.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng số lần thụ phấn trong các bể có giáp xác nhiều hơn 20 lần so với những bể không có. Các nhà khoa học cũng thu thập các loài giáp xác đã từng sống trong bể cá với các cây tảo đực và chuyển chúng vào bể chứa các cây cái chưa được thụ tinh. Điều này cũng giúp tỷ lệ thụ phấn trong bể không có giáp xác cao hơn.
Khi quan sát động vật giáp xác dưới kính hiển vi, họ cũng phát hiện ra spermatia – tế bào được ví như “tinh trùng” của tảo biển dính trên cơ thể của những con vật này.
Ngoài ra, trong quá trình thụ phấn, các loài giáp xác cũng được đảm bảo an toàn. Các khóm tảo biển là nơi an toàn để ẩn náu khỏi những kẻ săn mồi và là nguồn thức ăn dồi dào.
Nhà sinh thái học Jeff Ollerton đánh giá, đây là nghiên cứu đầu tiên ghi lại hình ảnh động vật thụ phấn cho tảo biển. Điều này “thực sự đã mở mang hiểu biết của giới khoa học về cách sinh sản của tảo biển”.
Nhìn chung, dù trong môi trường nước, các loài động vật như giun biển, loài giáp xác... cũng đang thực hiện vai trò thụ phấn như ong, bướm trên cạn, dù quá trình này là chủ đích hay vô ý. Hai nghiên cứu của nhà khoa học Solis-Weiss và Valero đã giúp con người tiến thêm một bước quan trọng trong việc nghiên cứu về quá trình sinh sản dưới nước.
