WATV.org is provided in English. Would you like to change to English?

Hạt giống, chiếc hộp thời gian của sự sống

2081 Xem

Hộp thời gian lưu giữ vật dụng mang theo nhiều kỷ niệm và chỉ được mở ra sau thời gian dài. Chiếc hộp đầu tiên được chôn giữ tại Hội chợ Thế giới New York vào năm 1939, và sẽ được mở ra vào 5000 năm sau (tức năm 6939).

Giữa các sinh vật sống, có một thứ được coi là hộp thời gian và phải trải qua khổ nạn rất lâu để nảy mầm: đó là hạt giống. Trong khi hộp thời gian lâu đời nhất được lưu trữ chưa đầy 100 năm, nhưng một cây cọ đã mọc lên từ một hạt giống khoảng 2000 năm tuổi được tìm thấy tại Ysơraên. Vậy, hạt giống rắn rỏi của cây được tạo thành như thế nào?

Thực vật có hoa (angiosperms) là loài thực vật đa dạng nhất, tạo ra hạt từ noãn. Khác với động vật, thực vật thụ động sẽ được nước, gió, côn trùng và chim giúp phát tán phấn hoa trưởng thành đến đầu nhụy.

Dù hạt phấn có thể chạm vào đầu nhụy, nhưng vẫn còn một chặng đường dài để đi đến noãn. Vì vậy, nó phát triển thành một ống dài để có thể đựng phấn hoa. Khi ống phấn chạm đến noãn, nhân của hạt phấn sẽ rơi xuống ống rồi gặp noãn để thụ tinh. Khi ấy, hoa sẽ chóng tàn và rồi cây sẽ sẵn sàng quá trình tạo hạt giống.

Loại hạt giống lớn nhất thế giới là “Coco der mer” (dừa biển), là hạt giống trôi dạt vào bãi biển sau khi lênh đênh trên mặt biển. Dừa biển đôi khi còn được gọi là hạt Seychelles vì to như một quả bóng rổ nặng 20 kilogram. Ngược lại, hoa lan có hạt giống nhỏ nhất với trọng lượng như hạt bụi ước chừng chỉ bằng 1/10 000 của một gam.

Mỗi loài sinh vật đều có điểm khác biệt một chút nhưng nhìn chung, hạt được tạo thành từ phôi rồi trở thành thân cây. Khi đó, nội nhũ giữ lại các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự nảy mầm của hạt và cũng là lớp vỏ bảo vệ hạt. Lúc này, hạt giống trông như thể một đứa trẻ đang ngủ trong nôi ôm bình sữa. Không giống loài người được mẹ chăm sóc trong thời gian dài, thực vật tách biệt khỏi mẹ của chúng từ rất sớm. Vì vậy, chúng bước ra thế giới trong khi nhận tình yêu thương của mẹ chỉ một lần duy nhất.

Hầu hết các hạt rời khỏi thân cây sẽ rơi vào trạng thái ngủ đông trong khi không nảy mầm trong một thời gian nhất định. Đây được gọi là giai đoạn ngủ đông của hạt giống. Nếu hạt rơi xuống đất và nảy mầm ngay lập tức, chúng sẽ bị đóng băng vào mùa đông tới. Vậy nên, chúng sẽ chờ đợi cho đến khi gặp được môi trường thích hợp. Hạt giống đã được lập trình sẵn để tỉnh dậy đúng vào thời điểm có mùa, nhiệt độ và độ ẩm đất thích hợp. Vì vậy, khi gặp điều kiện tốt, chúng sẽ bắt đầu nảy mầm. Một số loại hạt ngủ đông cần phải trải qua quá trình trưởng thành sinh lý như thay đổi nhiệt độ, số khác phải đối mặt với nhiều loại chất ức chế nảy mầm hoặc không thể hấp thụ nước do lớp vỏ cứng.

Đối với những người nông dân trồng hoa màu thì họ mong muốn hạt giống phải nảy mầm nhanh và đều đặn. Vì vậy, họ sẽ đánh thức những hạt giống đang ngủ yên bằng cách thay đổi môi trường sống của chúng. Họ làm cho hạt giống biết rằng đã đến lúc nảy mầm bằng cách trộn hạt với cát ướt rồi vùi chúng vào đất, hoặc giữ chúng trong tủ lạnh hoặc tủ đông trong một thời gian nhất định để chúng cảm nhận được rõ sự chênh lệch về nhiệt độ. Trong trường hợp vỏ hạt rất cứng, cho dù bằng phương pháp có vẻ khá khắc nghiệt, người nông dân sẽ trộn hạt với cát và giã trong cối để làm xước vỏ, hoặc thậm chí ngâm vỏ hạt bằng hóa chất như axit sulfuric đậm đặc. Đôi khi họ còn hạ nhiệt độ xuống -190°C, sử dụng không khí lỏng hoặc bảo quản hạt ở nhiệt độ cao 100°C hay thậm chí là cao hơn trong một thời gian để vô hiệu hóa chất ức chế nảy mầm trong hạt.

Trước khi nảy mầm, quá trình trao đổi chất của hạt giống chậm dần lại với độ ẩm dưới 5%. Các hạt khô trông như thể đã chết vì không có chút tín hiệu nào của sự sống. Tuy nhiên, sau khi ngấm nước, chúng sẽ phình to lên, làm vỡ vỏ và chuẩn bị nảy mầm. Nước là yếu tố không thể thiếu để hạt giống nảy mầm. Mỗi loài hạt có một nhiệt độ nhất định để nảy mầm. Hạt giống trong giai đoạn nảy mầm chưa trải qua quá trình quang hợp mà chỉ hô hấp như động vật nên việc cung cấp oxy là rất cần thiết. Hạt giống của cây xà lách và cây sung chỉ nảy mầm trong ánh sáng. Ngược lại, hạt của dưa chuột và cà chua sẽ nảy mầm khi không có ánh sáng. Bằng cách này, hạt giống nảy mầm ở nơi có nước, nhiệt độ, oxy và ánh sáng hòa hợp với nhau.

Tận dụng các đặc điểm của hạt giống, Tổ chức Nông Lương (FAO) của Liên Hợp Quốc đã xây dựng và quản lý một kho hạt giống toàn cầu dưới lòng đất tại quần đảo Svalbard ở Vòng Bắc Cực. Cơ sở lưu trữ này được gọi là “Hầm chứa ngày tận thế” hoặc “Con tàu của Nôê thời hiện đại”, được xây dựng để chuẩn bị cho các thảm họa toàn cầu trong tương lai như biến đổi khí hậu. Hiện đã có hơn 1400 kho hạt giống ngắn hạn và dài hạn trên khắp thế giới.

Một hạt giống nhỏ nhìn trông thì thấy thật yếu đuối. Tuy nhiên, sau khi đã vượt qua mùa đông lạnh giá và khắc nghiệt rồi đến lúc nảy mầm, sức mạnh tiềm ẩn trong hạt giống nhỏ bé mới được bộc lộ ra. Năng lực làm cho hạt nảy mầm mạnh mẽ hơn chúng ta nghĩ. Khi hạt giống nảy mầm, thậm chí một chiếc thuyền gỗ chở đầy gạo có thể bị vỡ làm đôi, và một nhà kho chứa cây trồng có khả năng sẽ bị phá hủy.

Khi bắt đầu nảy mầm, phôi phát triển bằng cách sử dụng nội nhũ làm chất dinh dưỡng. Vì không có lá cây quang hợp nên dù cho phôi có thể hô hấp, chúng vẫn không thể tự sản xuất chất dinh dưỡng. Chất dinh dưỡng trong hạt giảm dần khi phôi phát triển. Tuy nhiên, khi lá non mọc lên và hình thành chất diệp lục thì nó bắt đầu quang hợp, còn rễ phải phát triển đủ mạnh để có thể hút chất dinh dưỡng trực tiếp. Một hạt giống nhỏ và khiêm tốn đã thay đổi từng chút, từng chút một và trở nên giống với cây mẹ của nó.

Ở California, Mỹ có loại cây lớn nhất trên trái đất là cây vỏ đỏ khổng lồ và có biệt danh là General Sherman (Tướng Sherman). Cây này được đặt theo tên một vị tướng từ thời Nội chiến Hoa Kỳ, cao khoảng 83 mét và phần thân dưới cùng rộng khoảng 31 mét. Cây General Sherman có kích thước lớn hơn 6 chiếc phản lực ghép lại với nhau dù chỉ mọc lên từ một hạt nhỏ có trọng lượng chỉ bằng 1/6000 gram cách đây 2000 năm. Những cuốn sách chúng ta đọc và những chiếc ghế gỗ chúng ta ngồi cũng đã được tạo nên từ những hạt giống rất nhỏ như thế này.

Thật tuyệt vời và kỳ diệu khi những hạt giống tưởng chừng như đã chết, lại thức dậy sau một giấc ngủ dài nhẫn nại trong khi đâm chồi để rồi trở thành một cái cây to lớn. Giống như chiếc hộp thời gian lưu giữ những thứ đã qua theo thời gian, hạt giống chứa đựng chất xám của sự sống sẽ không mất đi dù trải qua thời gian dài. Bí mật của sự sống ẩn giấu bên trong những hạt giống nhỏ bé quả thật là sâu thẳm.

Nguồn tham khảo
Theo William G. Hopkins và Norman P. A. Hüner trong “Giới Thiệu về Sinh Lý Thực Vật Học (Introduction to Plant Physiology)”, Nhà xuất bản John Wiley & Sons, 2009
Theo Silvertown Jonathan trong “Một Vườn Cây Ăn Quả Vô Hình: Lịch Sử Tự Nhiên của Hạt Giống (An Orchard Invisible: A Natural History of Seeds)”, Nhà xuất bản Đại học Chicago, 2009