Tại sao chúng ta không thấy các loại rau quả hình vuông?

Các loại rau, củ, quả được thiên nhiên ban tặng với hình dạng phong phú, từ dạng tròn như cà chua, hình thuôn như dưa chuột, cà rốt, hay uốn cong như quả chuối, quả bí... Tuy nhiên, chúng ta tuyệt nhiên không thấy loại trái cây hay rau củ nào có hình vuông. Tại sao lại như vậy?

Dọc theo các gian hàng của một tiệm rau củ, bạn sẽ thấy vô vàn các loại hình của trái cà chua, to như nắm đấm có, nhỏ như viên bi cũng có.  Các loại rau quả khác như bí, khoai tây, dưa chuột và rau xanh cũng tương tự như vậy. Sự đa dạng về màu sắc, hình dáng và kích cỡ của chúng không phải là kết quả của chọn lọc tự nhiên, mà đúng hơn là đến từ bàn tay nhào nặn của con người.

Trải qua hàng thiên niên kỷ, những người nông dân, các nhà nghiên cứu về nhân giống đã phát hiện ra những đột biến có lợi trong trái cây và rau quả - như đặc tính ngon, năng suất cao, hình thù mới lạ - và duy trì những đặc tính này thông qua các kỹ thuật nhân giống thông thường. Quá trình này tuy diễn ra chậm chạp, nhưng nếu có thể vượt qua nhiều lằn ranh khác nhau, cuối cùng có thể tạo ra một loại trái cây mới lạ, mang tính thị trường và có đặc điểm riêng biệt về giống của chính nó.

OVATE chính là thứ mang đến sự khác biệt giữa cà chua bi hình tròn và cà chua có hình quả lê.

Những tiến bộ khai thác được từ bản đồ di truyền sẽ giúp đẩy nhanh quá trình gây giống thông thường vốn luôn chậm và ổn định. Với bộ gene của cà chua hoặc dưa chuột trong tay, các nhà nhân giống không cần phải đợi hàng tháng chờ nó ra trái để biết được hình thù ra sao. Thay vào đó, họ có thể tìm kiếm các dấu hiệu nhận biết trong DNA của cây giống quy định về hình dạng, kích thước và màu sắc đặc trưng. Phương pháp "Chọn giống dựa trên chỉ thị phân tử" (Maker Assisted Selection) hứa hẹn sẽ giảm bớt số năm quá trình nhân giống cây trồng truyền thống.

Esther van der Knaap, người đi đầu trong lĩnh vực di truyền học, đã có những nghiên cứu về cách thức chính xác mà DNA của thực vật tác động lên chiều hướng phát triển của nó, ví dụ dài và gầy như dưa chuột hay tròn và dày thịt như cà chua beefsteak. Trong một bài báo được xuất bản vào ngày 9 tháng 11 năm 2018 trên tạp chí Nature Communications, van der Knaap tuyên bố đã phát hiện ra hai họ gene đóng vai trò chính trong việc hình thành nên loại rau quả có hình dáng tròn hay dài. Trái cây và rau quả là các cơ quan có thể ăn được của thực vật, và cơ quan đó sinh trưởng và phát triển thông qua sự phân chia tế bào.

"Để tạo ra một hình dạng nhất định, như dài hoặc tròn, bạn sẽ cần một số mô phân sinh tế bào nhất định. Chúng hoặc sẽ phân chia theo chiều ngang hoặc sẽ phân chia theo chiều dọc", van der Knaap giải thích.  Điều đó có nghĩa là các tế bào của một cơ quan phân chia theo chiều ngang bằng cách phân tách ở giữa, càng phân chia theo chiều ngang thì hình dáng của trái cây sẽ càng tròn và có vẻ mập hơn.

Điều đó có nghĩa là tế bào của cơ quan càng phân chia về các hướng bằng cách tách ra ở chính giữa, chúng sẽ càng hướng đến gần hơn với hình dạng như một hình tròn. Tuy nhiên ở một số loại trái cây, tế bào phân chia theo chiều dọc sẽ giúp nó đạt năng suất tốt hơn, thí dụ như chuối, dưa chuột...

Hình dáng "tối ưu" kể trên đã được hình thành qua nhiều thiên niên kỷ, khi người nông dân và các nhà tạo giống cây trồng tìm kiếm, phát hiện, thử nghiệm những đột biến hữu ích trong trái cây và rau quả, giúp chúng ngon hơn, đạt năng suất tốt hơn.

Thứ mà van der Knaap và các đồng nghiệp của cô khám phá ra trong bộ gene của cà chua là một gene được gọi là OVATE, dường như chịu trách nhiệm cho việc tạo ra các protein quy định các tế bào theo chiều dọc.  Khi càng nhiều tế bào phân chia cạnh nhau, mô hình sinh trưởng sẽ cho ra một loại quả có hình dạng thon dài. OVATE chính là thứ mang đến sự khác biệt giữa cà chua bi hình tròn và cà chua có hình quả lê.

Theo van der Knaap, cà chua hoang, như là các giống bản địa tại Peru, Ecuador và Mexico, luôn có hình thái nhỏ và tròn, điều này có nghĩa là cà chua có hình quả lê và các loại cà chua thon dài khác là các giống đột biến xuất hiện sau này. Vào những năm 1930 của thế thế kỷ trước, các nhà sinh vật học gọi chúng là đột biến OVATE thon dài, nhưng họ vẫn chưa biết được cơ chế di truyền thật sự đằng sau nó.

Hình dạng trái cây, rau củ hoàn toàn mới nhưng có thể kèm theo hương vị khó chịu.

Còn bây giờ, van der Knaap đã xác định được protein OVATE, cũng như một họ protein khác gọi là TRMs có tương tác với OVATE, nó cung cấp thêm phương án cho các nhà tạo giống với phương pháp dựa trên chỉ thị phân tử. Nếu cả OVATE và TRM xuất hiện, chúng ta có thể chắc chắn trái cây sẽ có dạng thon dài, Nếu thiếu một trong hai, hình dạng sẽ quay lại kiểu tròn trịa. Cô cho biết phát hiện này sẽ giúp tăng tốc quá trình nhân giống và người trồng sẽ có điều kiện tập trung vào các đặc tính phức tạp hơn như năng suất và tính kháng sâu bệnh vốn không dễ dàng liên kết vào các gen.

Vậy những tiến bộ trong di truyền thực vật kia có giúp chúng ta tạo ra những trái cà chua hình vuông hay bí ngô có dạng kim tự tháp? Điều này dường như là không thể, van der Knaap cho biết, tuy nhiên vẫn có những hướng khác. Cô cho rằng có hàng tấn đột biến trong bộ gen của cà chua có thể dẫn đến những kết quả đáng kinh ngạc và vì những đột biến đó xảy ra một cách tự nhiên, chúng có thể được phân tách và nhân rộng trong phòng thí nghiệm.

Nhưng có hai vấn đề sẽ xảy ra với cà chua vuông và những trái cây hình thù kỳ quặc khác, van der Knaap cho biết. Vấn đề đầu tiên là GMO (sinh vật biến đổi gene), nếu các nhà nhân giống sử dụng những gene chỉnh sửa để trực tiếp điều chỉnh hoặc chắp vá gen trong thực phẩm, thì những chủng đó được coi là GMO và nhiều người thì không thích thức ăn của mình được biến đổi như vậy.

Thứ hai, đó là hình dạng trái cây, rau củ hoàn toàn mới nhưng có thể kèm theo hương vị khó chịu. "Một số đột biến rất kỳ dị đến nỗi không ai quyết định sử dụng nó, vì chúng mang đến thêm nhiều vấn đề. Mỗi cây sẽ chỉ có vài quả hoặc là vị rất tệ, vì khi bạn trồng một thứ có hình dạng kỳ quặc, điều đó sẽ làm rối loạn cân bằng hormone. Điều này dẫn đến mùi vị chẳng dễ chịu chút nào", van der Knaap nói.

"Nếu thật sự muốn có một quả cà chua hình vuông, hãy đặt nó vào khuôn hộp bạn muốn như những gì mà người Nhật đã làm với những trái dưa hấu kỳ dị của mình. Đó sẽ là những trái cà chua thật sự cao cấp. Tuy nhiên, không phải ai cũng sẵn sàng trả tiền để mua chúng", cô nói.

• Vì sao chim ký sinh khỏe hơn con của vật chủ?
• Tại sao trong lăng mộ Tần Thủy Hoàng lại có Ngũ thạch tán?
• Vì sao hồ miệng núi lửa ở Iceland có màu ngọc lam đặc biệt?