Một loài phong lan kỳ lạ và tuyệt vời ở Tây Úc sống toàn bộ vòng đời dưới lòng đất.
Một Rhizanthella làm vườn capitulum (đầu chứa những bông hoa nhỏ) bắn ra từ bóng đèn chôn sâu. Tín dụng hình ảnh: Tiến sĩ Etienne Delannoy
Đẹp và kỳ quái, Rhizanthella làm vườn là một loài phong lan cực kỳ nguy cấp ở bang Tây Úc, dành toàn bộ vòng đời của nó dưới lòng đất. Nó có một loại ký sinh trùng, chiết xuất chất nuôi dưỡng từ một loài nấm sống cộng sinh với rễ cây chổi quét ở vùng hẻo lánh Tây Úc. Mặc dù đã mất khả năng quang hợp thức ăn của chính mình, loài lan dưới mặt đất này vẫn giữ lại lục lạp của mình - các đơn vị tế bào với gen của chính chúng trong hầu hết các loài thực vật quang hợp. Rhizanthella làm vườn có ít gen lục lạp được tìm thấy trong bất kỳ loại cây nào và chúng là những gen không liên quan đến quang hợp. Những gen còn lại và chức năng của chúng có thể cung cấp những hiểu biết mới về các quá trình quan trọng trong cuộc sống của thực vật.
Loài phong lan khác thường này đang bị đe dọa nghiêm trọng, chỉ có năm mươi cây được biết đến trong tự nhiên, được tìm thấy ở năm địa điểm ở Tây Úc. Vì sự hiếm của nó, vị trí của hoa lan là một bí mật. Chúng cũng rất khó tìm. Giáo sư Mark Brundrett của Dự án Giải cứu Hoa lan Wheatbelt cho biết trong một thông cáo báo chí,
Chúng tôi cần tất cả sự giúp đỡ mà chúng tôi có thể nhận được vì thường phải mất hàng giờ tìm kiếm dưới những bụi cây trên tay và đầu gối để tìm thấy chỉ một cây lan dưới lòng đất!
Đóng cửa một phần Rhizanthella làm vườn capitulum phát hiện ra chỉ một vài cm dưới mặt đất. Tín dụng hình ảnh: Tiến sĩ Etienne Delannoy
Rhizanthella làm vườn sống một cuộc sống rất đặc biệt Nhà máy dành toàn bộ chu kỳ tăng trưởng của nó dưới lòng đất; ngay cả khi nó ra hoa, những bông hoa là vài cm dưới bề mặt đất. Không giống như hầu hết các loại cây khác, loài lan này không quang hợp thức ăn của chính nó mà thay vào đó đã phát triển mối quan hệ ký sinh với một loại nấm liên quan đến rễ của cây chổi chổi. (Một số loại nấm sống cộng sinh với một số loại thực vật - nấm cung cấp cho cây các chất dinh dưỡng khoáng và nước, và đến lượt đó, cây chủ cung cấp cho nấm các carbohydrate quang hợp.) Tiến sĩ Etienne Delannoy, tác giả chính của một khoa học giấy về Rhizanthella làm vườn xuất bản gần đây trong Sinh học phân tử và tiến hóa, nói với EarthSky,
Vâng, đó thực sự là một nhà máy tuyệt vời! Ví dụ, có một mối quan hệ rất chặt chẽ giữa lan, nấm và bụi cây chổi, đến mức hạt của cây lan này chỉ có thể nảy mầm khi bị nhiễm loại nấm đặc biệt này, với điều kiện là nấm thực sự gây bệnh cho cây chổi . Những hạt giống thịt là duy nhất cho hoa lan. Chúng có thể bị chuột ăn và vẫn sẽ nảy mầm.
Trong khi cuộc sống khác thường của loài phong lan này chắc chắn chiếm được trí tưởng tượng, nó giữ một bí mật khác, sâu trong các tế bào của nó.
Đóng lên những bông hoa riêng lẻ trong bóng tối Rhizanthella làm vườn thủ đô. Tín dụng hình ảnh: Tiến sĩ Etienne Delannoy
Quang hợp là quá trình thực vật sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển đổi nước và carbon dioxide thành oxy và đường. Điều này được thực hiện trong lục lạp - bào quan trong tế bào thực vật cho lá màu xanh của chúng. Các bào quan là các đơn vị con trong các tế bào có chức năng cụ thể và chứa DNA riêng của chúng. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng lục lạp có nguồn gốc từ các vi khuẩn quang hợp sống tự do gọi là vi khuẩn lam được kết hợp vào các tế bào cuối cùng sẽ tiến hóa để trở thành thực vật. Trong quá trình tiến hóa, một số gen của vi khuẩn lam trong lục lạp đã bị mất hoặc xuất khẩu vào nhân của tế bào thực vật.
Hầu hết thực vật và tảo có khoảng 110 gen trong lục lạp của chúng, nhưng không phải tất cả các gen đó đều được mã hóa để quang hợp. Sắp xếp các chức năng của các gen khác rất khó thực hiện trong các nhà máy quang hợp. Nhưng các tế bào trong phong lan ngầm không quang hợp vẫn giữ lại lục lạp của chúng và những lục lạp đó chỉ nên chứa các gen mã hóa cho các chức năng khác ngoài quang hợp. Tiến sĩ Delannoy và nhóm của ông đã giải trình tự bộ gen của lục lạp Rhizanthella làm vườn và nhận thấy rằng nó chỉ có 37 gen, số lượng nhỏ nhất được biết đến trong bất kỳ loại cây nào. 37 gen này chứa các hướng dẫn tổng hợp bốn protein thực vật quan trọng. Khám phá này đã cung cấp một bước quan trọng trong việc tìm hiểu mục đích đầy đủ của lục lạp trong tế bào thực vật và có thể giúp các nhà khoa học hiểu được sự tiến hóa và chức năng của các bào quan tế bào khác.
Mở cửa hoàn toàn Rhizanthella làm vườn capitulum ở cơ sở của một Tràm (cây bụi bụi cây bụi) thân cây. Tín dụng hình ảnh: Tiến sĩ Etienne Delannoy
Rhizanthella làm vườn, một loài phong lan sống cả đời dưới lòng đất, không cần quang hợp đã trở thành ký sinh trùng cho một loại nấm sống có mối quan hệ cộng sinh với một loại cây bụi thân gỗ ở vùng hẻo lánh ở Tây Úc. So với các loài thực vật khác, loài lan này có số lượng gen ít nhất trong lục lạp của nó (một đơn vị phụ của tế bào thực vật có bộ gen riêng). Một chức năng chính của lục lạp trong thực vật là quang hợp, nhưng vì loài lan này không còn quang hợp nữa, những gen còn lại trong lục lạp của nó cũng được tìm thấy trong các cây khác phục vụ mục đích khác. Hiểu được các chức năng trong lục lạp của Rhizanthella gardenneri sẽ cung cấp cho các nhà khoa học những hiểu biết quý giá về loài lan dưới lòng đất ở Tây Úc này cũng như các quá trình cần thiết cho đời sống thực vật.
Đóng lên những bông hoa màu trắng Rhizanthella làm vườn thủ đô. Tín dụng hình ảnh: Tiến sĩ Etienne Delannoy
George Whitesides nói rằng công nghệ nano sẽ dạy chúng ta thực vật bí mật