Cách cây bắt ruồi Venus mang lại hiểu biết cho các nhà khoa học về ý thức và gây mê

Gây mê khiến động vật và con người mất ý thức. Một nghiên cứu phát hiện rằng nó có tác dụng tương tự trên cây bắt ruồi Venus.

Trong phần lớn lịch sử, phẫu thuật và đau đớn là hai từ đồng nghĩa. Các bác sĩ phẫu thuật ưu tiên tốc độ hơn sự tinh tế khi họ kéo, cưa, cắt, khâu và đóng đinh lên những bệnh nhân khốn khổ của mình. Rồi vào năm 1846, gây mê đã xuất hiện. Cuối cùng, các bác sĩ có thể tập trung vào công việc mà không phải nghe tiếng bệnh nhân la hét. Từ đó đến nay, các nhà khoa học đã xác định được hơn một trăm loại thuốc có thể gây mê cho con người và động vật. Tuy nhiên, cách các loại thuốc này hoạt động vẫn còn là một vấn đề tranh cãi giữa các nhà khoa học.

Trong vài năm qua, các nhà khoa học đã điều tra bí ẩn về gây mê từ một góc nhìn đầy bất ngờ: cây bắt ruồi Venus. Họ phát hiện rằng gây mê làm tê liệt cây bắt ruồi Venus bằng cách làm gián đoạn các tín hiệu điện, tương tự như tác dụng của nó trên động vật và con người. Điều này cho thấy rằng thực vật có thể là đối tượng lý tưởng để thử nghiệm các loại thuốc gây mê trong tương lai.

Gây mê chặn ý thức, ngay cả ở thực vật

Ba mươi năm sau khi gây mê ra mắt trong phòng phẫu thuật, Claude Bernard, một nhà sinh lý học người Pháp, đã chứng minh rằng cây trinh nữ (Mimosa pudica), loài cây khép mình một cách ngượng ngùng khi bị chạm vào, không phản ứng với sự đụng chạm sau khi tiếp xúc với ê-te, một loại thuốc gây mê thường dùng. Cây cũng khép mình lại vào ban đêm, nhưng chuyển động này không bị ảnh hưởng bởi gây mê. Bernard kết luận rằng gây mê không ức chế khả năng di chuyển; thay vào đó, nó ngăn cản khả năng cảm nhận môi trường của cây. Nói cách khác, gây mê chặn ý thức.

Bernard cho rằng thực vật và động vật phải chia sẻ một nguồn sinh học chung của ý thức, và nguồn chung này phải là mục tiêu của gây mê. Ở động vật, nguồn của ý thức thường được coi là hệ thần kinh. Các neuron cảm nhận kích thích từ môi trường – như áp lực cơ học khi một con ruồi bò trên cánh tay – và chuyển đổi nó thành xung điện. Các xung này di chuyển đến não, nơi xử lý các xung và khởi động một phản ứng, chẳng hạn như đuổi con ruồi đi. Thực vật không có hệ thần kinh, đúng nghĩa, nhưng chúng truyền tải thông tin điện để phản ứng với các kích thích môi trường, tương tự như hệ thần kinh của động vật.

Cây bắt ruồi Venus khi bị gây mê

Nghiên cứu của Bernard đã đặt nền móng cho nghiên cứu về gây mê trong thế kỷ 20, và các nhà khoa học đã vội vàng khám phá cách gây mê làm gián đoạn hệ thống điện sinh học, tập trung vào hệ thần kinh phức tạp của động vật. Tuy nhiên, tiến triển diễn ra chậm, và đến đầu thế kỷ 21, các nhà khoa học lại tìm thấy sự quan tâm mới về cách gây mê ảnh hưởng đến thực vật, cụ thể là Dionaea muscipula, cây bắt ruồi Venus.

Không giống hầu hết các loài thực vật khác, cây bắt ruồi Venus đặc biệt nhạy cảm với sự chạm. Khi phản ứng với các kích thích này, xung điện được kích hoạt và truyền đi rất nhanh để bắt mồi động vật, giải thích bởi Rainer Hedrich, một chuyên gia về sinh lý và sinh lý học thực vật. Vì vậy, có lý khi thử nghiệm xem liệu ê-te có ảnh hưởng đến khả năng cảm nhận của cây ăn thịt này hay không.

Năm 2017, một nhóm các nhà nghiên cứu phát hiện rằng gây mê có tác dụng trên cây bắt ruồi Venus. Họ đặt một cây bắt ruồi trong một buồng thủy tinh với một cốc ê-te, và sau một giờ, họ kích thích các lông cảm giác của cây, những cấu trúc giống sợi lông ngắn trong bẫy của cây. Thông thường, điều này sẽ khiến cây ăn thịt khép bẫy lại. Dưới tác dụng của gây mê, không có chuyển động nào xảy ra. Tuy nhiên, chưa rõ liệu sự thiếu chuyển động này là do gây mê chặn khả năng của cây trong việc phát hiện chạm, hay vì nó chặn khả năng phản ứng với chạm. Hedrich nghi ngờ rằng đó là trường hợp thứ hai.

Theo Hedrich, cây bắt ruồi Venus nhớ khi nó bị chạm. Khi con mồi đáp xuống bẫy của cây, nó cọ vào một sợi lông cảm giác. Sợi lông này bắn một xung điện và phát ra một đợt phân tử tín hiệu khắp bẫy. Sau hai xung, bẫy đóng lại và giam giữ con mồi. Sau năm xung, cây sản sinh ra enzym tiêu hóa. Vì gây mê làm gián đoạn trí nhớ ở động vật, Hedrich giả định rằng gây mê ngăn cản cây ghi nhớ từng lần kích thích.

Để kiểm tra điều này, Hedrich xác định liệu các bẫy của cây bắt ruồi bị gây mê có tiếp tục phát ra các phân tử tín hiệu không. Họ phát hiện rằng các lông cảm giác vẫn phát ra phân tử tín hiệu khi bị kích thích, nhưng tín hiệu này không lan truyền khắp bẫy. Ở động vật, điều này tương tự với các thụ thể đau cục bộ cảm nhận cơn đau và phát ra tín hiệu đau cục bộ, nhưng các tín hiệu này không bao giờ đến được não.

Phản ứng của cây bắt ruồi Venus đối với gây mê gợi ý rằng gây mê ảnh hưởng đến cây ở cấp độ tế bào và cơ quan, tương tự như ở động vật. Và điều này biến nó thành một mô hình để nghiên cứu các câu hỏi tổng quát liên quan đến gây mê và thậm chí là ý thức.