Một nhóm nhỏ các tế bào trong phôi thực vật vận hành theo cách tương tự như não bộ người

Quyết định của thực vật về thời điểm nảy mầm là một việc quan trọng được thực hiện trong quá trình sống. Quá sớm, thực vật có thể bị tổn thương bởi điều kiện khắc nghiệt của mùa đông; quá trễ, nó có thể bị cạnh tranh bởi các cây khác hay các cây phát triển sớm hơn.

Trong nghiên một cứu được công bố trên Kỷ yếu hội nghị Khoa học Công nghệ quốc gia, các nhà khoa học từ trường Đại học Birmingham đã cho thấy rằng sự cân bằng  giữa tốc độ và tính chính xác được điều khiển bởi một nhóm nhỏ các tế bào trong phôi thực vật vốn vận hành theo cách tương tự não bộ người.

Các nhà khoa học cho thấy rằng ‘trung tâm tạo ra quyết định’ ở cây Arabidopsis chứa hai loại tế bào -  một thúc đẩy quá trình ngủ đông, một thúc đẩy quá trình nảy mầm của hạt. Hai nhóm tế bào này truyền tín hiệu cho nhau bởi các hormone di chuyển, một cơ chế tương tự như vậy hoạt động trong bộ não của chúng ta khi chúng ta quyết định liệu có di chuyển hay không.

Các nhà khoa học sử dụng mô hình toán học để thể hiện sự truyền tín hiệu  giữa các yếu tó tách biệt điều khiển sự nhạy cảm của thực vật với môi trường. Theo lý thuyết này, họ đã sử dụng cây đột biến nơi các tế bào được liên nhiều hơn về mặt hóa  –  chủ yếu làm nâng cao sự truyền tín hiệu giữa các yếu tố mạch – để cho thấy rằng thời điểm nảy mầm phụ thuộc vào các tín hiệu trong vùng này.

Tác giả chính của nghiên cứu, Giáo sư Bassel từ Trường Khoa học sinh học thuộc Đại học Birmingham, nói: “Nghiên cứu của chúng tôi tiết lộ sự tách biệt quan trọng giữa các thành phần trong trung tâm quyết định của thực vật. Trong não bộ người, sự tách biệt này được cho là để mở ra thời gian chờ, làm mượt các tín hiệu nhiễu từ môi trường và tăng tính chính xác khi chúng ta quyết định . Sự tách ra của các phần này trong “não bộ” của hạt dường như cũng là điều trọng yếu trong cách nó hoạt động”.

TS Iain Johnston, nhà toán sinh học tại Đại học Birmingham liên quan tới nghiên cứu này bổ sung: “Sự tách ra của các yếu tố mạch cho phép tạo ra phổ đáp ứng rộng hơn đối với các kích thích môi trường. Nó cũng giống như sự khác biệt giữa việc đọc qua bản đánh giá phê bình của một bộ phim bốn lần, hay tổng hợp bốn quan điểm khác nhau của các nhà phê bình trước khi quyết định có đi đến rạp chiếu phim hay không.”

Thuyết toán học mô tả chức năng não bộ dự đoán rằng hạt sẽ nảy mầm nhiều hơn khi tiếp xúc với các môi trường thay đổi – như biến động nhiệt độ - so với môi trường không có sự biến động, như nhiệt độ cố định. Các nhà khoa học kiểm tra lý thuyết này trong phòng thí nghiệm và đã nhận thấy chính xác cách biểu hiện này.

“Công việc của chúng tôi có hàm ý quan trọng cho việc tìm hiểu cách cây trồng và cỏ dại phát triển” GS Bassel bổ sung. “Hiện tại, có thể áp dụng kiến thức này vào các loại cây trồng thương mại để nâng cao và đồng bộ hóa sự nảy mầm, tăng năng suất cây trồng và giảm lượng thuốc diệt cỏ.”