Cây cối có “trí nhớ” không? Từ thí nghiệm của Jagadish Chandra Bose đến tranh luận về trí thông minh thực vật

Năm 1926, Jagadish Chandra Bose từng khiến khán giả khoa học chú ý khi nối một thân cây mõm chó với thiết bị ghi dao động. Đường ghi lên xuống theo nhịp mà ông gọi là “nhịp tim” của cây; khi thân cây được đặt vào dung dịch bromua có tác dụng an thần, đường ghi cũng chùng xuống, rồi dường như hồi phục khi tiếp xúc với mùi xạ hương. Màn trình diễn đặt ra câu hỏi vẫn còn gây tranh luận: cây đang biểu lộ một hoạt động sinh lý, hay con người đã nhìn thấy trong đó những phẩm chất như cảm giác, trí nhớ và trí thông minh? [1]

Câu trả lời thận trọng là: cây có thể tiếp nhận kích thích, truyền tín hiệu và thay đổi phản ứng; nhưng những quan sát ấy chưa tự động chứng minh cây có bộ não, hệ thần kinh hay ký ức theo nghĩa của động vật. Muốn hiểu tranh luận, cần tách đường ghi của thiết bị khỏi những từ ngữ dùng để diễn giải nó. [1]

Bose thực sự quan sát điều gì?

Bose bắt đầu từ những chuyển động rất nhỏ mà mắt thường khó nhận ra. Ông chế tạo các dụng cụ có độ nhạy cao để phóng đại và ghi lại sự thay đổi ở cây, trong đó có chuyển động, sự sinh trưởng, dòng nhựa và phản ứng trước hóa chất hoặc kích thích điện. Với cây trinh nữ Mimosa pudica và cây “nhảy múa” Codariocalyx motorius, các phản ứng cơ học dễ gây ấn tượng hơn; nhưng ông cũng thử nghiệm trên những cây ít biểu hiện chuyển động rõ ràng như cà rốt, củ cải và phong lữ. [1]

Một thiết bị khác được dùng để theo dõi dòng nhựa. Khi cây tiếp xúc với chất kích thích, đường ghi của dụng cụ cong lên; với chất làm suy giảm hoạt động, đường ghi có vẻ mất sức sống. Điều được quan sát trực tiếp ở đây là sự thay đổi của một tín hiệu hoặc quá trình sinh lý. Cách gọi đó là “tuần hoàn” giống máu, hay “nhịp tim”, là phép so sánh giúp khán giả hình dung chứ không có nghĩa cây sở hữu một trái tim hoạt động như động vật. [1]

Vì sao ông nói đến “thần kinh thực vật”?

Bose nhận thấy cơ và kim loại đều có thể cho phản ứng trước tác động, sau đó giảm độ nhạy khi bị kích thích lặp lại và hồi phục sau một thời gian nghỉ. Từ đó, ông tìm kiếm một sự liên tục giữa vật vô sinh, động vật và thực vật. Trong các bài giảng, ông cho rằng tín hiệu điện ở cây cho thấy thực vật không phải những vật thể hoàn toàn thụ động, đồng thời dùng thuật ngữ “dây thần kinh thực vật” để mô tả mạng lưới truyền phản ứng mà ông hình dung. [1]

Điểm gây tranh cãi nằm ở bước suy luận tiếp theo. Một đường ghi dao động có thể chứng minh mô cây thay đổi điện thế hoặc trạng thái sinh lý, nhưng không tự nó chứng minh cây có ý thức. Tương tự, việc một phản ứng yếu đi rồi hồi phục có thể gợi ý hiện tượng thích nghi hoặc mệt mỏi sinh lý; gọi đó là “học” và “nhớ” đòi hỏi phải xác định cây đã lưu giữ thông tin gì, trong bao lâu và phản ứng sau đó thay đổi ra sao. [1]

Phản biện của giới sinh lý học

Một số nhà khoa học đương thời đánh giá cao sự tinh vi của dụng cụ Bose nhưng không chấp nhận các kết luận rộng của ông. John Burdon-Sanderson, người từng nghiên cứu tín hiệu điện ở cây bắt ruồi Venus, phản đối việc mở rộng khái niệm phản ứng điện từ một số loài nhạy cảm sang các loài cây thông thường. Augustus Waller cũng chỉ trích các công trình của Bose; tranh cãi giữa hai người góp phần khiến nghiên cứu về phản ứng điện ở cây bị giới khoa học chính thống dè dặt trong thời gian dài. [1]

Sự dè dặt ấy không chỉ xoay quanh phép đo. Bose viết về cây bằng những từ ngữ như đau khổ, giúp đỡ, kết bạn hoặc hy sinh, đồng thời công khai gắn khoa học với quan niệm tinh thần về sự thống nhất của tự nhiên. Với các nhà sinh lý học quen mô tả sự sống bằng cơ chế vật lý và hóa học, ngôn ngữ nhân hóa dễ khiến một kết quả đo bị hiểu thành bằng chứng về đời sống nội tâm. Vì vậy, họ cho rằng Bose đã đi xa hơn dữ kiện mà thiết bị cung cấp. [1]

Tín hiệu điện có phải là trí thông minh?

Các nghiên cứu về sau tiếp tục cho thấy cây dùng tín hiệu điện ở nhiều hoạt động: điều chỉnh hô hấp và quang hợp, vận chuyển chất qua mạch libe, phối hợp phản ứng phòng vệ và phản ứng với sự tấn công của sâu ăn lá. Một công trình về cây cà chua cho thấy khi sâu bướm cắn lá, tín hiệu điện có thể cảnh báo những phần khác của cây để chúng bắt đầu tạo ra các chất khiến sâu không muốn ăn lá nữa. Đây là hệ thống truyền thông tin sinh học có thật, dù không nhất thiết là một hệ thần kinh. [1]

Có thể hình dung bằng một ví dụ đời thường: khi chạm vào lá trinh nữ, lá cụp lại; lần sau, nếu điều kiện thay đổi, mức độ phản ứng có thể không giống lần đầu. Ví dụ này chỉ giúp phân biệt “phản ứng thay đổi theo hoàn cảnh” với “ký ức” theo nghĩa quen thuộc. Để gọi đó là trí nhớ, nhà nghiên cứu phải chứng minh một dấu vết của trải nghiệm trước vẫn ảnh hưởng đến phản ứng sau, đồng thời loại trừ các thay đổi đơn giản do tổn thương, nhiệt độ, nước hoặc hóa chất.

Di sản nào còn đứng vững?

Bose không được xem là người đã chứng minh cây có não hay đời sống tinh thần giống con người. Tuy vậy, ông đã làm nổi bật một câu hỏi quan trọng: thực vật truyền và xử lý thông tin trong cơ thể bằng những cơ chế nào? Năm 2006, một nhóm nhà khoa học dùng tên “sinh học thần kinh thực vật” để khuyến khích nghiên cứu mạng lưới thông tin trong cây, trong đó có các tín hiệu điện đường dài. Hội Sinh học Thần kinh Thực vật sau đó đổi tên thành “Hội Tín hiệu và Hành vi Thực vật”, phần nào phản ánh sự nhạy cảm của cuộc tranh luận. [1]

Nhìn lại các thí nghiệm của Bose, điều đáng nhớ không phải là lựa chọn đứng về phe tin cây có trí óc hay phe phủ nhận mọi khả năng đó. Giá trị bền hơn nằm ở việc quan sát chính xác trước, rồi mới chọn từ ngữ phù hợp. Cây có thể cảm nhận môi trường, truyền tín hiệu và điều chỉnh hoạt động mà không cần được biến thành “con vật chậm chạp” hay “con người không có tiếng nói”. Chính ranh giới giữa sinh lý học và phép nhân hóa giúp câu hỏi về trí nhớ của cây trở nên khoa học hơn. [1]