Lý giải được khả năng cố định đạm của một số loài cây

Hóa ra, tổ tiên chung của tất cả 10 họ thực vật cộng sinh với các sinh vật đơn bào cố định đạm, đã phát triển được khả năng như vậy khoảng 10 triệu năm trước, nhưng một số loài về sau lại đánh mất khả năng đó ít nhất 8 lần.

Nitơ là một trong những yếu tố quan trọng nhất đối với sự sống, nó là một phần của ADN, của tất cả các axit amin và nhiều hợp chất hữu cơ khác. Trong không khí, nitơ nhiều hơn so với các loại khí khác.

Tuy nhiên, thực vật không sử dụng nitơ dạng khí. Cố định đạm trong tự nhiên và tổng hợp, là quá trình cần thiết cho tất cả các hình thái của sự sống, bởi vì nitơ là cần thiết để tổng hợp các yếu tố cấu tạo cơ bản của động thực vật và các hình thái sự sống khác. Do đó, cố định đạm cần thiết trong nông nghiệp và sản xuất phân bón.

Nhiều loài thực vật đã học được cách khắc phục vấn đề này. Chúng "hợp tác" với các loài vi khuẩn đặc biệt có thể xử lý nitơ trong khí quyển và chuyển đổi thành các hợp chất hữu cơ. Những loài cây khác chưa học được điều này và buộc phải sống chỉ ở những khu vực đất có nhiều chất hữu cơ chứa nitơ.

Để hiểu lý do tại sao một số thực vật trong 10 họ thực vật từ chối sự hợp tác có lợi như vậy và đại diện của 18 loài cây khác không bao giờ biết lợi dụng vi khuẩn cố định đạm, các nhà di truyền học đã giải mã bộ gien của 10 loài cây khác nhau và so sánh chúng với 27 bộ gien đã biết. Kết quả, họ đã chứng minh được rằng những loài cây này đã từng nhiều lần hủy bỏ sự hợp tác như vậy, rồi sau đó lại tiếp tục hợp tác. Nguyên nhân gây ra tình trạng này là đã xảy ra đột biến trong gien cần thiết và sự đánh mất hoàn toàn một đoạn ADN cần thiết.

Kết luận này có nghĩa là thực vật tiêu tốn rất nhiều nguồn lực để duy trì mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn, vì vậy, nếu chúng sinh trưởng trên vùng đất giàu nitơ, chúng sẽ mất đi các gien cần thiết.

Công trình nghiên cứu rất quan trọng cho nông nghiệp, vì nhiều loài cây trồng hữu ích cho con người không thể tự hấp thụ nitơ độc lập và nông dân buộc phải sử dụng phân bón. Những cố gắng "huấn luyện" để những loài cây này hợp tác với sinh vật đơn bào cố định đạm đã tiêu tốn hàng triệu đôla, nhưng các nhà công nghệ sinh học chưa tính đến cái giá mà các loài cây phải trả cho khả năng biết cố định đạm.

Vũ Trung Hương