Cây bắt ruồi Venus (Dionaea muscipula) sập bẫy trong khoảng một phần mười giây dù không có cơ bắp hay dây thần kinh. Bẫy chỉ đóng khi các lông cảm ứng bên trong bị chạm hai lần trong vòng khoảng nửa phút; lá bẫy cong như vỏ một chiếc bát lật rồi "bật" sang chiều cong ngược lại, giống cái nắp hộp bánh bị ấn qua điểm bật. Cơ chế này được nhóm của Yoël Forterre mô tả trên tạp chí Nature năm 2005.
Một loài cây có quê hương rất nhỏ
Dù nổi tiếng khắp thế giới, cây bắt ruồi Venus ngoài tự nhiên chỉ mọc ở một vùng đầm lầy than bùn nhỏ thuộc hai bang North Carolina và South Carolina, Mỹ. Đất ở đó nghèo đạm, nên cây bổ sung dinh dưỡng bằng cách bắt côn trùng. Phần lớn cây bán trong cửa hàng hoa hôm nay là cây nhân giống, không lấy từ tự nhiên.
Charles Darwin say mê cây này. Trong sách Insectivorous Plants (Cây ăn côn trùng) năm 1875, ông gọi nó là một trong những loài cây kỳ diệu nhất thế giới, và tự làm thí nghiệm chạm lông cảm ứng để tìm hiểu cách bẫy đóng.
Đếm đến hai: cây phân biệt mồi với hạt mưa
Mỗi nửa lá bẫy thường có ba sợi lông cảm ứng nhỏ. Chạm một lần, bẫy không đóng. Chạm lần thứ hai trong khoảng 20–30 giây, bẫy sập. Đây là cách cây tránh lãng phí năng lượng vì hạt mưa, mẩu lá rơi: chúng thường chỉ chạm một lần, còn côn trùng đang bò sẽ chạm nhiều lần.
Mỗi lần lông bị uốn cong, tế bào ở gốc lông tạo ra một xung điện lan khắp lá — tương tự xung thần kinh ở động vật, nhưng chậm hơn nhiều. Lá bẫy "nhớ" xung đầu tiên trong một khoảng thời gian ngắn; xung thứ hai đến trong khoảng đó thì kích hoạt đóng bẫy.
Năm 2016, nhóm của Rainer Hedrich (Đại học Würzburg, Đức) công bố trên Current Biology rằng cây còn "đếm" tiếp: sau khi bẫy đóng, con mồi giãy giụa tạo thêm xung. Khoảng năm lần trở lên thì cây bắt đầu tiết enzym tiêu hoá và mở đường hấp thụ dinh dưỡng. Càng giãy, cây càng tiêu hoá mạnh.
Sập bẫy mà không có cơ bắp
Cây không có cơ. Mọi chuyển động của thực vật dựa vào nước: tế bào trương lên hoặc xẹp xuống khi nước đi vào hay ra. Nhưng nước di chuyển khá chậm, vậy làm sao bẫy đóng nhanh?
Năm 2005, Yoël Forterre, Jan Skotheim, Jacques Dumais và L. Mahadevan dùng camera tốc độ cao và các chấm đánh dấu trên lá, công bố trên Nature. Họ thấy:
- Khi mở, mỗi nửa lá bẫy cong lồi ra ngoài, giữ ở trạng thái căng.
- Khi có tín hiệu, tế bào ở một số lớp thay đổi sức trương, làm hình dạng lá dần thay đổi — giai đoạn này tương đối chậm.
- Đến một điểm tới hạn, lá đột ngột bật sang cong lõm vào trong, như nắp lon hay nắp hộp nhựa bị ấn qua điểm bật. Giai đoạn bật này chỉ khoảng 0,1 giây.
Cơ chế gọi là "mất ổn định kiểu bật" (snap-buckling): năng lượng đàn hồi tích trong hình dạng cong của lá được giải phóng tức thì. Lá cong càng nhiều thì bật càng nhanh. Lại thêm một ví dụ cho nguyên lý chung của muôn loài nhanh nhất: tích chậm, xả nhanh.
Sau khi bẫy sập
| Giai đoạn | Thời gian (xấp xỉ) | Điều xảy ra |
|---|---|---|
| Sập bẫy | Khoảng 0,1 giây | Hai nửa lá khép lại, các răng ở mép đan vào nhau như song sắt |
| Khép chặt | Vài phút đến vài giờ | Nếu có mồi giãy, hai nửa ép sát, kín lại như một cái dạ dày |
| Tiêu hoá | Khoảng một đến hai tuần | Tuyến trên lá tiết enzym, hấp thụ dinh dưỡng |
| Mở lại không có mồi | Khoảng một ngày | Bẫy đóng vì vật vô dụng sẽ từ từ mở ra |
Song sắt răng ở mép bẫy có khe hở. Côn trùng quá nhỏ có thể lọt ra — một cách để cây không phí công tiêu hoá con mồi quá ít chất. Mỗi bẫy chỉ đóng mở được một số lần hữu hạn trước khi già và đen đi.
Vì sao cây phải nhanh
Côn trùng bò vào lá bẫy chỉ ở đó vài giây. Nếu bẫy đóng chậm như lá trinh nữ mở lại, con mồi đã đi mất. Vì vậy chọn lọc tự nhiên ưu tiên những cây có bẫy bật nhanh, còn khâu tiêu hoá thì chậm cũng được — con mồi đã bị nhốt. Cùng một cây, hai nhịp thời gian rất khác nhau: phần mười giây để bắt, hàng tuần để ăn.
Những loài còn nhanh hơn
Cây bắt ruồi Venus không phải cây nhanh nhất. Cây nhĩ cán (chi Utricularia), mọc ở ao, ruộng nước, kể cả ở Việt Nam, có những túi bẫy nhỏ li ti dưới nước. Túi được bơm cho áp suất trong thấp hơn bên ngoài; khi con mồi chạm lông kích hoạt, nắp túi bật mở, nước và con mồi bị hút vào. Nhóm của Olivier Vincent đo được cú hút này diễn ra trong chưa tới một mili giây (công bố năm 2011).
Họ hàng gần của cây bắt ruồi là cây bánh xe nước Aldrovanda, sống trôi nổi, có bẫy kiểu sập như bắt ruồi nhưng nhỏ và dưới nước. Ở Việt Nam còn có cây nắp ấm (Nepenthes) và cây gọng vó (Drosera) — bắt mồi bằng hũ trơn và lông dính, chậm hơn nhiều nhưng cũng đáng xem.
Góc nhìn hôm nay: trồng và quan sát cho đúng
- Đừng chọc bẫy cho vui. Mỗi lần đóng tốn năng lượng, bẫy đóng mở vô ích nhiều lần sẽ đen và chết. Muốn xem, chỉ thử một lần rồi thôi.
- Tưới nước mưa, nước cất hoặc nước lọc ít khoáng. Cây quen đất nghèo, khoáng trong nước máy tích tụ lâu sẽ hại rễ. Không bón phân như cây cảnh thường.
- Nhiều nắng. Cây cần nắng trực tiếp phần lớn ngày; để trong phòng tối, bẫy sẽ nhỏ và nhạt màu.
- Không cho ăn thịt, cơm. Thức ăn người làm thối bẫy. Nếu đặt ngoài trời, cây tự bắt được côn trùng.
- Mùa nghỉ: ở quê nhà, cây ngủ đông vài tháng. Ở vùng nóng quanh năm, cây thường yếu dần nếu không có giai đoạn nghỉ mát; hỏi người bán về cách chăm hợp khí hậu nơi bạn sống.
Thí nghiệm nhỏ an toàn: dùng một cọng tóc chạm một lông cảm ứng một lần, chờ một phút, xem bẫy có đóng không. Rồi chạm hai lần liên tiếp ở một bẫy khác. Bạn vừa tự xác nhận điều Darwin ghi lại hơn 150 năm trước.
Câu hỏi thường gặp
Cây bắt ruồi sập bẫy nhanh cỡ nào?
Giai đoạn bật của bẫy diễn ra trong khoảng một phần mười giây. Trước đó có một giai đoạn chuẩn bị chậm hơn khi tế bào thay đổi sức trương, rồi lá đột ngột bật từ cong lồi sang cong lõm.
Vì sao cây bắt ruồi phải chạm hai lần mới đóng?
Đó là cách cây tránh đóng bẫy vì hạt mưa hay mảnh lá rơi. Côn trùng đang bò thường chạm lông nhiều lần, nên bẫy chỉ đóng khi có hai lần chạm trong khoảng 20–30 giây.
Cây bắt ruồi không có cơ bắp thì đóng bẫy bằng gì?
Bằng sự thay đổi sức trương nước trong tế bào kết hợp với hình dạng cong của lá. Khi đạt điểm tới hạn, lá bật sang hình dạng ngược lại, giải phóng năng lượng đàn hồi tích sẵn, như nắp hộp nhựa bị ấn bật.
Có nên cho cây bắt ruồi ăn thịt không?
Không nên. Thịt, cơm làm bẫy thối và có thể chết. Cây tự bắt côn trùng nếu để ngoài trời; quan trọng hơn là đủ nắng và tưới nước ít khoáng như nước mưa, nước cất.
Cây bắt ruồi có ở Việt Nam không?
Ngoài tự nhiên, cây bắt ruồi Venus chỉ mọc ở một vùng nhỏ thuộc North và South Carolina, Mỹ. Cây bán ở Việt Nam là cây nhân giống. Việt Nam có các loài cây bắt mồi bản địa khác như nắp ấm, gọng vó và nhĩ cán.
