Cây dương xỉ tí hon – chìa khóa giúp Trái đất “hạ hỏa”

Loài dương xỉ tí hon này – hay còn gọi là Azolla filiculoides – được đánh giá là loài thực vật đáng yêu trên bất kỳ khía cạnh nào. Chúng cực kỳ nhỏ. Mỗi chiếc lá của chúng chỉ có kích thước bằng con dĩn – những sinh vật bé tí giống hạt bụi thường bay vòng vòng quanh những trái cây để ngoài lâu ngày.

Thêm nữa, loài dương xỉ Azolla có vẻ ngoài rất đặc biệt; chúng mọc san sát nhau tạo thành một lớp xanh mướt và mượt, nhìn tựa như bộ váy của những flapper – siêu – tí – hon (flapper – từ lóng được sử dụng những năm 1920 để chỉ những người phụ nữ trẻ, thời trang và phóng túng. Họ có suy nghĩ thoáng và không muốn bị ràng buộc bởi bất kỳ một chuẩn mực đạo đức hay những lối sống quá bảo thủ và truyền thống – wikipedia).

Theo Quartz, tổng kích thước của một cây dương xỉ Azolla – bao gồm tất cả các thành phần lá, thân, và rễ – chỉ bằng một viên kẹo M&M, hoặc bằng một chiếc móng tay của chúng ta. Nhưng dù vậy, không nên ngộ nhận rằng loài thực vật đáng yêu này “yếu đuối”. Khoảng 50 triệu năm về trước, khi nhiệt độ Trái Đất còn cao, loài dương xỉ Azolla đã bắt đầu lan rộng ra ở khu vực Bắc Băng Dương, và phát triển thêm trên các vùng biển rộng mở khác. Hiện giờ, chúng đang phát triển cực mạnh với số lượng lớn tại vùng Bắc Cực lạnh giá xa xôi.

Sự “bùng nổ” mang tên Azolla tuyệt vời này đã tạo một nền tảng vô cùng vững chắc, giúp chúng tồn tại đến hơn 800 ngàn năm. Các nhà cổ thực vật học đã đặt tên cho sự “bùng nổ” đáng nhớ này là “sự kiện Azolla”, nhằm đánh dấu một bước chuyển mình khá quan trọng của Trái Đất. Chúng ta đều biết cây xanh có chức năng hấp thụ khí carbon dioxide (CO2), và loài Azolla thì đặc biệt thực hiện xuất sắc nhiệm vụ này. Các nhà nghiên cứu tin rằng, trong thời gian diễn ra của “sự kiện Azolla” nói trên, loài thực vật này đã hấp thụ khoảng mười nghìn tỷ tấn carbon dioxide từ bầu khí quyển của Trái Đất, hoặc để dễ so sánh hơn, bằng hơn 200 lần tổng lượng khí carbon dioxide mà loài người đào thải vào khí quyển Trái Đất mỗi năm.

Trong suốt “sự kiện Azolla” đó, nhiệt độ toàn cầu giảm mạnh. Điều này cho thấy loài Azolla tuy “tí hon” nhưng lại “đóng vai trò rất quan trọng trong việc chuyển Trái Đất từ một ‘ngôi nhà chung nóng bỏng’ trở thành một nơi mát mẻ như hiện nay” – Fay-Wei Li – một nhà sinh học về tiến hóa thực vật tại Đại học Cornell – cho biết. Theo tạp chí Yale Environment 360, các nhà khoa học đã thắc mắc trong nhiều năm về vấn đề liệu chúng ta có thể khai thác loài dương xỉ tí hon này để làm mát hành tinh của chúng ta một lần nữa hay không?

Tuy nhiên, cho tới hiện tại, hiểu biết của con người về di truyền học Azolla vẫn còn khá nghèo nàn. Chuyên gia về tiến hóa và nhà thực vật học Kathleen M. Pryer, cùng với một đội gồm 40 nhà khoa học trên khắp thế giới của ông, vừa rồi đã công bố một bài viết trên tạp chí Nature Plants; trong bài viết này, họ đã giải mã bộ gen hoàn chỉnh của Azolla (lần đầu tiên), cùng với một loài dương xỉ nữa có tên Salvinia cucullata. Nghiên cứu của họ đã đánh dấu cột mốc đầu tiên khi loài người có thể giải mã bộ gen của bất kỳ loài dương xỉ nào.

Trong thời kỳ huy hoàng của dương xỉ Azolla, nhiệt độ toàn cầu giảm mạnh, cho thấy dương xỉ “đóng vai trò làm mát khí hậu toàn cầu nhanh chóng bằng cách hấp thụ carbon dioxie” – theo một bài viết được xuất bản trên tạp chí Nature Plant.

Quan sát quá trình hấp thụ khí carbon dioxide của dương xỉ Azolla, Li và đồng nghiệp của mình đã tìm ra một loại protein đặc trưng của loài dương xỉ được cho rắng có tác dụng đẩy lùi côn trùng, có khả năng thích ứng với bộ gen của cây từ vi khuẩn. “Nhìn chung, côn trùng không thích dương xỉ, và các nhà khoa học chưa biết tại sao” – Li cho biết. Việc xác định nguyên nhân giúp dương xỉ có thể tự kháng sâu bệnh, kháng côn trùng đóng một vai trò quan trọng và “có thể có những tác động rất lớn đối với ngành nông nghiệp” – ông nói thêm. Hầu hết các loại thuốc trừ sâu chúng ta đang dùng hiện tại có tác động không tốt cho sức khỏe con người và là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm không khí và nguồn nước. Và ý tưởng về loại thuốc trừ sâu được tạo ra dựa trên “protein dương xỉ” sẽ là một bước đột phá lớn.

Tuy nhiên, các thành phần hữu ích của Azolla không chỉ dừng lại ở đó. Hình dáng của loài thực vật này bao gồm nhiều vết răng cưa nhỏ riêng biệt; đó chính là “nhà” của vi khuẩn lam – một loại tảo màu xanh có tác dụng chuyển hóa khí Ni-tơ trong không khí thành phân bón màu mỡ. Cây dương xỉ có chứa nhiều vi khuẩn có ích, cung cấp dinh dưỡng cho chúng bằng nguồn nhiên liệu có đường, và trong quá trình đó đã tạo nên phân bón riêng của nó.

Li cho biết, nông dân ở châu Á – đặc biệt tại Trung Quốc và Việt Nam – đã sử dụng Azolla như một loại phân bón cho các thửa ruộng trồng lúa của mình từ hơn 1000 năm nay. Theo tạp chí Nature Plants, Li và đội của mình đã xác định được nền tảng di truyền của mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn lam và loài dương xỉ.

Li nói thêm: “Với những dữ liệu di truyền đầu tiên này của cây dương xỉ, khoa học đã tiếp cận được các kiến thức quan trọng về gen của thực vật. Giờ đây chúng ta đã có thể nghiên cứu các thành phần, tính chất của nó để tạo ra những loại phân bón hiệu quả, bền vững, không thể thiếu và có thể còn có khả năng thu thập khí carbon dioxie từ bầu khí quyển”.

Các nhà nghiên cứu đã kêu gọi huy động vốn từ cộng đồng để tài trợ cho phần lớn của dự án; ngoài ra, có 123 người ủng hộ tổng số tiền khoảng 22.000 đô la Mỹ cho đội nghiên cứu để khám phá thêm về vấn đề này.

Li chia sẻ: “Tôi rất vui khi chúng tôi có thể sử dụng bộ gen này từ đầu đến cuối dự án, và với sự hỗ trợ của cộng đồng, của người dân quanh đây. Chúng tôi đang làm việc để phục vụ cho người dân, và được sự hỗ trợ của cộng đồng. Đó là một cảm giác rất tuyệt vời”.