Nấm rễ cộng sinh ở khắp nơi

Năm 1885, một giáo sư khoa bệnh học thực vật tại Đại học Nông nghiệp Hoàng gia Berlin tên Albert Frank đã là người đầu tiên hiểu được mối liên hệ giữa nấm phát triển trên rễ cây và sức khỏe của cây. Frank nhận ra rằng tình trạng này không phải là nhiễm trùng bệnh lý mà thực chất là quan hệ đối tác ngầm: cây không những không bệnh tật mà dường như còn hưởng lợi nhờ dinh dưỡng tốt hơn. Ông đã nghĩ ra một từ mới để chỉ quan hệ đối tác này - nấm rễ (mycorrhiza), trong tiếng Hy Lạp mykes là nấm và rhiza là rễ.

Nấm rễ trên rễ một cây đậu nành. Ở nấm rễ nội cộng sinh như loài này, các đầu sợi nấm tạo thành cụm bên trong tế bào rễ cây, tối ưu hóa việc trao đổi chất dinh dưỡng. Ảnh trong sách Sinh thái học - Khái lược những tư tưởng lớn.

Hoạt động của nấm rễ cộng sinh

Nấm cục giả là một ví dụ về phía của nấm trong mối quan hệ hợp tác này. Vào thế kỷ XIX, các nhà thực vật học người Phổ đã tìm ra loại nấm này dưới những cây vân sam và thấy rằng mỗi rễ cây đều hướng về một cục nấm và bị nấm bao bọc. Dù các nhà thực vật học thời đó không biết về nấm rễ, họ đã chứng kiến được một hiện tượng thiết yếu đối với nhiều hệ sinh thái.

Nấm thường sử dụng nguồn cung cấp chất hữu cơ, từ đó chúng lấy thức ăn bằng cách tiêu hóa ngoại bào. Một lớp thảm lá dày trong rừng là điều kiện hoàn hảo. Nấm đổ các hóa chất tiêu hóa lên bữa ăn và hấp thụ những hợp chất hữu cơ hòa tan được tạo ra thông qua một hệ thống gọi là hệ sợi nấm.

Thực vật phụ thuộc vào các lông rễ để hấp thụ nước và những khoáng chất như nitrat và photphat. Nhưng rễ cây chỉ có thể phát triển đến một giới hạn và vì thế lượng chất dinh dưỡng mà lông rễ có thể hấp thụ cũng bị hạn chế. Sợi nấm rễ có khả năng bao phủ diện tích rộng hơn, hấp thu lượng khoáng chất nhiều hơn. Khi bám vào rễ cây, sợi nấm nối dài hệ thống rễ, giúp bổ sung lượng chất dinh dưỡng thấm vào cây.

Albert Frank nhận ra rằng loại quan hệ hợp tác này có tác dụng hai chiều. Nấm rễ là màn chiến thắng chung cho cả thực vật lẫn cho nấm. Để đổi lấy việc cho đi một phần khoáng chất, nấm nhận lại đường từ cây - do cây tạo ra nhờ quá trình quang hợp ở lá và vận chuyển đến rễ qua nhựa cây. Lượng đường này bổ sung vào nguồn cung dinh dưỡng mà nấm lấy từ vật chất hữu cơ mục rữa.

Các mạng lưới cổ xưa Nhiên liệu thực vật có từ 400 triệu năm về trước - khi thảm thực vật đầu tiên trải rộng ra khắp vùng đất khô cằn - cho thấy những vết tích của sợi nấm. Điều này gợi ý rằng mối quan hệ hợp tác nấm rễ là chìa khóa đối với sự tiến hóa của sinh vật trên cạn.

Ngày nay, đa số các loài thực vật tiếp tục phụ thuộc vào nấm theo cách này. Những loại cây được nấm rễ hỗ trợ có sức chống chịu tốt hơn đối với khô hạn và bệnh tật, thậm chí còn có thể truyền đạt những tín hiệu cảnh báo bằng cách tiết ra các hóa chất đáp lại sự tấn công của động vật ăn cỏ. Mạng lưới nấm kết nối cây cối với nhau này được gọi vui là “wood-wide web”.