Bắt ruồi Venus ( Venus flytrap ) – Kỳ quan nhỏ trong giới thực vật

Bắt ruồi Venus, bẫy ruồi Venus hay Venus flytrap, ở Việt Nam thường hay được gọi với những cái tên như cây bẫy kẹp, cây kẹp tóc ( danh pháp khoa học là Dionaea muscipula J.Ellis ) là một loài cây ăn thịt có nguồn gốc từ các khu vực đầm lầy cận nhiệt đới trên Bờ biển phía Đông của Hoa Kỳ ở Bắc Carolina và Nam Carolina. Loài này chuyên bắt các con mồi, chủ yếu là côn trùng và các động vật thuộc lớp hình nhện ( arachnid ) — với cấu trúc bẫy được hình thành ở phần đầu của mỗi lá, được kích hoạt bởi những sợi lông nhỏ – tiny hairs ( hay còn gọi là “trigger hairs” hoặc “sensitive hairs” ) trên mặt trong của chúng.

Khi một con côn trùng hoặc nhện bò dọc theo lá tiếp xúc với một sợi lông, cái bẫy sẽ chuẩn bị đóng lại, và chỉ kẹp thật chặt lại nếu có một sự tiếp xúc khác xảy ra trong khoảng hai mươi giây kể từ lần “đánh động” đầu tiên. Kích hoạt vẫn có thể xảy ra với chỉ một phần mười cơ thể côn trùng tiếp xúc. Yêu cầu kích hoạt dư thừa ( requirement of redundant triggering ) trong cơ chế này đóng vai trò như một biện pháp bảo vệ chống lại lãng phí năng lượng khi cây vô tình bẫy phải các vật thể không có giá trị dinh dưỡng và sẽ chỉ bắt đầu tiêu hóa sau năm lần kích thích nữa để đảm bảo rằng nó đã bắt được một con côn trùng sống đáng để tiêu thụ.

Về chi Dionaea, đây là một chi đơn loài có quan hệ họ hàng gần với cây bánh xe nước ( Aldrovanda vesiculosa ) và cây gọng vó ( chi Drosera ), được biết tất cả đều thuộc họ Gọng vó Droseraceae.

Mặc dù được nhân giống rộng rãi để bán, nhưng số lượng của cây bắt ruồi Venus lại đang suy giảm nhanh chóng trong phạm vi bản địa của loài. Hiện loài này đang được U.S. Fish & Wildlife Service ( Cục Cá Và Động Vật Hoang Dã Hoa Kỳ ) xem xét theo Endangered Species Act ( Đạo luật về các loài nguy cấp ). 

Lưu ý: Bài viết được dịch từ Wikipedia nên có thể có một chút sai sót. Rất mong bạn đọc góp ý và sửa lỗi để shop có thể cải thiện bài viết hơn nữa trong tương lai.

Từ nguyên

Tên phổ biến của loài cây này dùng để chỉ Venus, nữ thần tình yêu của người La Mã. Tên chi Dionaea ( “daughter of Dione” ), được dùng để chỉ nữ thần Aphrodite của Hy Lạp, trong khi tính ngữ chỉ loài, muscipula, là tiếng Latinh cho cả “mousetrap” ( “bẫy chuột” ) và “flytrap” ( “bẫy ruồi” ). Từ Latinh muscipula ( với nghĩa “mousetrap”) có nguồn gốc từ mus ( “mouse” ) và decipula ( “trap “), trong khi từ đồng âm muscipula ( flytrap” ) có nguồn gốc từ musca ( “fly” ) và decipula (“trap “).

Trong lịch sử, loài cây này còn được biết đến với các thuật ngữ lóng ( slang term ) như “tipitiwitchet” hoặc “tippity twitchet”, rất có thể là một kiểu ám chỉ gián tiếp về sự tương đồng của cây với bộ phận sinh dục nữ ở người. Thuật ngữ này tương tự như thuật ngữ tippet-de-witchet có nguồn gốc từ tippet và witchet ( thuật ngữ cổ để chỉ vagina – âm đạo ). Ngược lại, nhà thực vật học người Anh John Ellis, người đã đặt tên khoa học cho loài cây này vào năm 1768, đã viết rằng tippitywichit vốn là một từ bản địa của người Cherokee hoặc Catawba ( còn được gọi là Issa, Essa hoặc Iswä nhưng phổ biến nhất là Iswa, là một federally recognized tribe – bộ lạc do chính quyền liên bang công nhận ). 

Khám phá ra bắt ruồi Venus

Vào ngày 2 tháng 4 năm 1759, thống đốc thuộc địa Bắc Carolina, Arthur Dobbs, đã viết bản mô tả đầu tiên về loài thực vật này trong một bức thư gửi nhà thực vật học người Anh Peter Collinson. Trong thư, ông viết: “We have a kind of Catch Fly Sensitive which closes upon anything that touches it. It grows in Latitude 34 but not in 35. I will try to save the seed here”. Tạm dịch như sau: “Chúng tôi có một giống loài Cảm thụ Bắt Ruồi có thể đóng vào khi bất cứ thứ gì chạm vào nó. Nó phát triển ở Vĩ độ 34 nhưng không phải ở 35. Tôi sẽ cố gắng lưu giữ hạt giống của nó ở đây.” Một năm sau, Dobbs đã trình bày chi tiết hơn về loài cây này trong một bức thư gửi Collinson đề Brunswick, ngày 24 tháng 1 năm 1760. 

The great wonder of the vegetable kingdom is a very curious unknown species of Sensitive. It is a dwarf plant. The leaves are like a narrow segment of a sphere, consisting of two parts, like the cap of a spring purse, the concave part outwards, each of which falls back with indented edges (like an iron spring fox – trap); upon anything touching the leaves, or falling between them, they instantly close like a spring trap, and confine any insect or anything that falls between them. It bears a white flower. To this surprising plant I have given the name of Fly trap Sensitive.

— Arthur Dobbs.

Đây là thông báo ghi chép chi tiết đầu tiên về loài cây này của người châu Âu. Mô tả này có trước khi bức thư của John Ellis gửi đến Tạp chí London vào ngày 1 tháng 9 năm 1768, và bức thư của ông gửi cho Carl Linnaeus vào ngày 23 tháng 9 năm 1768, trong đó ông mô tả loài thực vật này và đề xuất tên tiếng Anh của nó là Venus’s Flytrap cùng tên khoa học là Dionaea muscipula. 

Mô tả cây bắt ruồi Venus

Bắt ruồi Venus là một loài cây nhỏ với cấu trúc có thể được mô tả như một hình hoa thị ( rosette ) có từ 4 đến 7 lá, mọc ra từ một thân ngắn dưới mặt đất mà thực ra là một cấu trúc có hình dạng thân ( hành ). Mỗi thân đạt kích thước tối đa vào khoảng 3 đến 10 cm, tùy thuộc vào thời điểm trong năm; Những chiếc lá dài với những chiếc bẫy mạnh mẽ thường được hình thành sau khi ra hoa. Bẫy ruồi có hơn bảy lá là các quần thể cây hình thành bởi các hoa thị đã phân chia ngay bên dưới mặt đất.

Phiến lá được chia thành hai phần: cuống lá dẹt, phiến hình tim có khả năng quang hợp; một đôi thuỳ ngay phía trên nằm đính với nhau thành bản lề ở gân giữa, tạo nên phần bẫy kẹp chính là lá thật. Mặt trên của các thùy này chứa sắc tố anthocyanin màu đỏ và mép của chúng tiết ra chất nhầy. 2 thùy với chuyển động rất nhanh sẽ đóng lại khi bị kích thích bởi con mồi. Cơ chế bẫy được khởi động khi con mồi tiếp xúc với một trong ba trichome giống như lông ở mặt trên của mỗi thùy. Cơ chế này có tính chuyên biệt hóa cao đến mức nó có thể phân biệt giữa con mồi sống và những kích thích gây ra không phải bởi con mồi, chẳng hạn như hạt mưa rơi; hai sợi lông kích hoạt ( trigger hairs ) phải được chạm vào nhau trong vòng 20 giây hoặc một sợi lông được chạm hai lần liên tiếp; theo đó, 2 thùy của bẫy sẽ đóng lại, thường trong khoảng ¹/₁₀ giây. Phần rìa của hai thùy được bao quanh bởi các phần nhô ra ( protrusion ) giống như răng lược hoặc lông mao ( cilia ) cứng, chúng khép lại với nhau và ngăn con mồi lớn thoát ra ngoài. Những phần nhô ra này và những sợi lông kích hoạt ( trigger hairs, còn được gọi là sensitive hairs ) có chức năng tương đồng với những lông tuyến ( tentacle ) được tìm thấy trong họ hàng gần của loài thực vật này, đó là chi Gọng vó Drosera. Các nhà khoa học đã kết luận rằng bẫy kẹp đã được tiến hoá từ một loại bẫy keo dính tương tự như bẫy bắt mồi của chi Drosera.

Các khe hở giữa hai thuỳ khi khép lại cho phép những con mồi nhỏ thoát ra ngoài, có lẽ vì lợi ích thu lại được từ các con mồi này ít hơn so với việc hao tốn năng lượng để tiêu hóa chúng. Nếu con mồi quá nhỏ và trốn thoát được, bẫy thường sẽ mở lại trong vòng 12 giờ. Nếu con mồi cố gắng ngọ nguậy bên trong bẫy, nó sẽ siết chặt lại và quá trình tiêu hóa sẽ diễn ra nhanh hơn.

Tốc độ đóng bẫy lại có thể khác nhau tùy thuộc vào độ ẩm, ánh sáng, kích thước của con mồi, và các điều kiện phát triển nói chung. Tốc độ khép bẫy có thể được sử dụng như một chỉ thị ( indicator ) để đo lường sức khỏe của loài cây này. Được biết bắt ruồi Venus không lệ thuộc nhiều vào độ ẩm như một số cây ăn thịt khác, chẳng hạn như chi Nepenthes, Chi đơn loài Cephalotus, hầu hết các loài trong chi Heliamphora, và một số loài trong chi Drosera.

Bắt ruồi Venus có nhiều biến thể về hình dạng và chiều dài của cuống lá và việc lá nằm phẳng trên mặt đất hay vươn lên một góc khoảng 40^o – 60^o. Bốn dạng chính là: ‘typica’, dạng phổ biến nhất, có cuống lá rộng, nằm sát mặt đất; ‘erecta’, với các lá vươn lên một góc 45^o; ‘linearis’, có cuống lá hẹp và lá nghiêng 45^o; và ‘filiformis’, với cuống lá rất hẹp hoặc tuyến tính ( linear ). Ngoại trừ ‘filiformis’, tất cả các biến thể khác đều có thể là các giai đoạn trong quá trình mọc lá của bất kỳ loại cây nào tùy theo mùa ( nằm ngang vào mùa hè so với nghiêng 45^o vào mùa xuân ), độ dài của quang chu kỳ ( cuống lá dài vào mùa xuân, cuống ngắn vào mùa hạ ), và cường độ ánh sáng ( cuống lá rộng khi cường độ ánh sáng thấp và thu hẹp khi gặp ánh sáng mạnh ). 

Cây cũng có một hoa trên đỉnh một thân dài khoảng 6 inch. Hoa được thụ phấn từ nhiều loại côn trùng biết bay khác nhau như Sweat bee ( ong mồ hôi ), longhorn beetles ( bọ sừng dài ) và checkered beetles ( bọ kẻ ca rô ). 

Môi trường sống và phân bố

1. Môi trường sống của bắt ruồi Venus

Bắt ruồi Venus thường được tìm thấy trong các môi trường nghèo Nitơ và Phốtpho, chẳng hạn như bãi lầy ( bog ) và trên các xavan ẩm ướt ( wet savannah ). Với kích thước nhỏ và phát triển chậm, Venus flytrap phải phụ thuộc rất nhiều vào các đám cháy tự nhiên để tồn tại trước sự cạnh tranh của nhiều loài cây bụi khác. Do vậy việc dập lửa sẽ vô tình đe dọa tương lai của loài trong tự nhiên. Mặc dù bắt ruồi Venus đã được di thực và trồng thành công ở nhiều địa phương trên thế giới, nhưng nó vốn chỉ có nguồn gốc ở các bãi lầy ven biển ( coastal bog ) Bắc và Nam Carolina của Hoa Kỳ, đặc biệt là trong bán kính 100 km của Wilmington. Một trong những nơi như vậy là đầm lầy xanh của Bắc Carolina ( North Carolina’s Green Swamp ). Ngoài ra cũng thấy xuất hiện một quần thể bắt ruồi Venus được nhập tịch ở phía bắc Florida cũng như một quần thể du nhập ở phía tây Washington. Đất càng nghèo dinh dưỡng, những chiếc bẫy càng tinh vi, cụ thể cây sống được nhờ hấp thụ Nitơ để hình thành nên protein từ côn trùng mà đất không thể. Mặc dù Venus flytrap có thể chịu đựng được trong mùa đông ôn hòa, nhưng những cây mà không trải qua thời kỳ ngủ đông ( winter dormancy ) sẽ yếu dần và chết đi sau một thời gian.

Cây ưa ánh sáng mặt trời đầy đủ, và thường chỉ tìm thấy ở những nơi có độ che phủ dưới 10%. Tiểu môi trường ( Microhabitat ) nơi loài phát triển thường chỉ lác đác vài ngọn cỏ, cây thảo, rêu nước ( sphagnum ) và đa phần là những mảnh đất trống, nơi vốn không có đủ chất dinh dưỡng cho các loài thực vật không ăn thịt ( noncarnivorous plant ) tồn tại hoặc nơi luôn bị các đám cháy thường xuyên quét qua và ngăn không cho lớp phủ hình thành. Do đó, các đám cháy tự nhiên là một phần quan trọng trong môi trường sống của bắt ruồi Venus, bắt buộc cứ 3 – 5 năm một lần ở hầu hết các nơi để D. muscipula phát triển. Sau đám cháy, hạt D. muscipula sẽ nảy mầm tốt trong tro và đất cát. Hạt nảy mầm ngay lập tức mà không cần thời gian ngủ.

2. Phân bố

Được biết Dionaea muscipula chỉ xuất hiện tự nhiên dọc theo đồng bằng ven biển của Bắc và Nam Carolina ở Hoa Kỳ, với tất cả các địa điểm hiện tại đã biết trong vòng 90 km từ Wilmington, Bắc Carolina. Một cuộc khảo sát năm 1958 về các tập mẫu cây ( herbarium ) và các tài liệu cũ đã tìm thấy 259 vị trí mà hồ sơ lịch sử ghi lại sự hiện diện của D. muscipula, trong 21 hạt ở Bắc và Nam Carolina. Kể từ năm 2019, D. muscipula được coi là đã biến mất ở Bắc Carolina trong các hạt nội địa của Moore, Robeson và Lenoir, cũng như các hạt ven biển Nam Carolina là Charleston và Georgetown. Các quần thể hiện còn sót lại tồn tại ở Bắc Carolina ở các hạt Beaufort, Craven, Pamlico, Carteret, Jones, Onslow, Duplin, Pender, New Hanover, Brunswick, Columbus, Bladen, Sampson, Cumberland và Hoke, và ở Nam Carolina là hạt Horry.

3. Quần thể

Một cuộc khảo sát quy mô lớn vào năm 2019, do North Carolina Natural Heritage Program ( Công tác Di sản Thiên nhiên Bắc Carolina ) thực hiện, đã thống kê được tổng số 163.951 cá thể bẫy ruồi Venus ở Bắc Carolina và 4.876 ở Nam Carolina, ước tính tổng số 302.000 cá thể loài còn lại trong tự nhiên trong phạm vi bản địa của nó. Kết quả này đã phản ánh mức độ suy giảm hơn 93% so với ước tính năm 1979 là khoảng 4.500.000 cá thể. 

Ăn thịt

1. Chọn lọc con mồi

Hầu hết các loài cây ăn thịt đều chọn lọc những những con mồi cụ thể. Sự lựa chọn này là có thể do con mồi có sẵn trong tự nhiên và loại bẫy mà sinh vật sử dụng. Với bắt ruồi Venus, con mồi được giới hạn ở bọ cánh cứng, nhện và các động vật chân đốt bò lê khác. Trong thực tế, chế độ ăn của chi Dionaea là 33% kiến, 30% nhện, 10% bọ cánh cứng và 10% châu chấu, với ít hơn 5% côn trùng biết bay.

Người ta cho rằng Dionaea tiến hóa từ dạng tổ tiên của Drosera ( cây ăn thịt sử dụng bẫy dính thay vì bẫy chụp ), lý do cho sự phân nhánh tiến hóa này trở nên rõ ràng. Drosera tiêu thụ côn trùng nhỏ hơn và ở trên không, trong khi Dionaea tiêu thụ các loại bọ lớn hơn trên cạn. Nhờ đó Dionaea có thể hút nhiều chất dinh dưỡng hơn từ những con bọ lớn này. Điều này mang lại cho Dionaea một lợi thế tiến hóa so với dạng bẫy dính so với tổ tiên của chúng.

2. Cơ chế bẫy

Bắt ruồi Venus thuộc một trong những nhóm rất nhỏ thực vật có khả năng di chuyển nhanh, chẳng hạn như Mimosa pudica ( cây xấu hổ ), Codariocalyx motorius ( đậu lá quay ), gọng vó và rong đuôi chó.

Cơ chế giúp bẫy đóng lại được liên quan đến sự tương tác phức tạp giữa độ đàn hồi, sức trương ( turgor ) và sự sinh trưởng. Bẫy chỉ đóng lại khi có hai lần kích thích trên lông kích hoạt ( trigger hairs ); điều này giúp tránh được việc vô tình kích hoạt cơ chế bẫy do bụi và các mảnh vụn khác do gió gây ra. Ở trạng thái mở, tức chưa đóng, 2 thùy lồi ( cong ra ngoài ), nhưng ở trạng thái đóng, các thùy lõm ( tạo thành một khoang ). Chính sự lật qua cực kì nhanh chóng của trạng thái ổn định kép này đã giúp chiếc bẫy được đóng lại, nhưng cơ chế mà khiến điều này xảy ra vẫn chưa được tìm hiểu rõ. Khi các sợi lông kích hoạt ( trigger hairs ) được kích thích, một tiềm lực hành động ( action potential ) được tạo ra ( chủ yếu liên quan đến các ion canxi ), lan truyền qua các thùy và kích thích các tế bào ở thùy và gân giữa ( midrib ) giữa chúng.

Người ta đưa ra giả thuyết rằng có một ngưỡng tích tụ ion đối với Venus flytrap khi phản ứng với sự kích thích. Thuyết tăng trưởng axit ( acid growth theory ) nói rằng các tế bào riêng biệt ở các lớp ngoài của thùy và gân giữa di chuyển nhanh chóng 1H⁺ ( ion hydro ) vào thành tế bào, làm giảm độ pH và nới lỏng các thành phần ngoại bào ( extracellular component ), cho phép chúng phồng lên nhanh chóng bằng cách thẩm thấu, do đó kéo dài và thay đổi hình dạng của thùy bẫy. Ngoài ra, các tế bào ở các lớp bên trong của thùy và gân giữa có thể nhanh chóng tiết ra các ion khác, cho phép nước theo sau bằng cách thẩm thấu, và các tế bào này sẽ xẹp xuống. Cả hai cơ chế này có thể đóng một vai trò nào đó và có một số bằng chứng thực nghiệm để hỗ trợ chúng. Các bẫy ruồi cho thấy một ví dụ điển hình về trí nhớ ở thực vật, Venus flytrap biết khi lông của nó đã được chạm vào và ghi nhớ điều đó trong vài giây. Sau đó, cây sẽ nhớ lại sự việc đó nếu xuất hiện một lần chạm thứ hai xảy ra trong khung thời gian đó và tiến hành đóng bẫy. Sau khi đóng lại, flytrap đếm số lần kích thích bổ sung trên các sợi lông kích hoạt ( trigger hairs ), tổng cộng là năm, để bắt đầu sản sinh ra các enzym tiêu hóa.

3. Tiêu hóa con mồi

Nếu con mồi không thể trốn thoát, nó sẽ tiếp tục kích thích bề mặt bên trong của các thùy, càng cố gắng giẫy giụa sẽ càng gây ra phản ứng tăng trưởng mạnh hơn nữa ép các cạnh của các thùy lại với nhau, cuối cùng bịt kín cái bẫy và tạo thành một “dạ dày” để quá trình tiêu hóa diễn ra. Việc giải phóng các enzym tiêu hóa được kiểm soát bởi hormone JA ( jasmonic acid ), cùng một loại hormone kích hoạt giải phóng chất độc như một cơ chế bảo vệ chống lại động vật ăn cỏ ở các loài thực vật không ăn thịt. ( Xem phần Tiến hóa bên dưới ). Một khi các tuyến tiêu hóa trong thùy lá được kích hoạt, quá trình tiêu hóa sẽ được xúc tác bởi các enzym hydrolase do các tuyến tiết ra.

Sửa đổi protein oxy hóa ( Oxidative protein modification ) có thể là một cơ chế tiền tiêu hóa được sử dụng bởi Dionaea muscipula. Chiết xuất nước từ ​​lá được phát hiện là có chứa các quinon điển hình như naphthoquinone plumbagin kết hợp với các diaphorase phụ thuộc NADH ( NADH-dependent diaphorases ) khác nhau để hình thành nên Superoxit và Hydro peroxit khi tự oxy hóa. Sự sửa  đổi oxy hóa như vậy có thể làm vỡ màng tế bào động vật. Plumbagin được biết là gây ra quá trình apoptosis ( chết tế bào ), liên quan đến việc điều hòa họ Bcl-2 ( Bcl-2 family ) của protein. Khi các phần chiết từ ​​Dionaea được ủ trước với diaphorase và NADH với sự hiện diện của albumin huyết thanh ( serum albumin hay SA ), sự tiêu hóa Trypsin theo sau đó của SA sẽ vô cùng thuận lợi. Vì các tuyến bài tiết ( secretory gland ) của họ Gọng vó Droseraceae chứa protease và có thể là các enzym phân hủy khác, nên nó có thể có sự hiện diện của các oxygen-activating redox cofactor ( cofactor đồng yếu tố oxy hoạt hóa oxy ) hoạt động như các chất oxy hóa tiền tiêu hóa ngoại bào khiến cho các protein liên kết màng ( membrane-bound protein ) của con mồi ( côn trùng ) dễ bị tổn thương dẫn đến quá trình phân giải protein ( proteolytic ) diễn ra nhanh hơn .

Quá trình tiêu hóa diễn ra trong khoảng mười ngày, sau đó con mồi bị biến thành lớp vỏ kitin. Sau đó, cái bẫy sẽ mở lại và sẵn sàng chờ đợi con mồi xấu số sắp tới.

Tiến hóa

Ăn thịt ở thực vật là hình thức cho ăn qua lá ( foliar feeding ) rất chuyên biệt, và là một dạng thích nghi được tìm thấy ở một số loài thực vật phát triển trên đất nghèo dinh dưỡng. Các bẫy chuyên ăn thịt này được lựa chọn tự nhiên để cho phép những sinh vật này có thể bù đắp sự thiếu hụt chất dinh dưỡng trong môi trường khắc nghiệt của chúng và cũng để bù cho lợi thế quang hợp bị giảm sút. Các nghiên cứu về phát sinh loài ( Phylogenetic ) đã chỉ ra rằng ăn thịt ở thực vật là sự thích nghi phổ biến trong môi trường sống có nhiều ánh sáng mặt trời và nước nhưng lại khan hiếm về dinh dưỡng. Các loài ăn thịt đã tiến hóa một cách độc lập sáu lần trong giới thực vật hạt kín ( angiosperm ) trên cơ sở các loài còn tồn tại, với khả năng nhiều dòng giống cây ăn thịt hơn hiện đã tuyệt chủng. 

Đặc điểm cơ chế “snap trap” hay “bẫy chụp” của Dionaea chỉ được chia sẻ với một chi thực vật ăn thịt khác là Aldrovanda. Trong phần lớn thế kỷ 20, mối quan hệ này được cho là ngẫu nhiên, chính xác hơn là một ví dụ về sự tiến hóa đồng quy ( convergent evolution ). Một số nghiên cứu phát sinh loài thậm chí còn cho rằng họ hàng gần nhất còn sống của Aldrovanda là những cây gọng vó. Mãi cho đến năm 2002, một nghiên cứu tiến hóa phân tử, bằng cách phân tích hạt nhân và trình tự DNA lục lạp ( chloroplast DNA sequences ) kết hợp, đã kết luật rằng Dionaea và Aldrovanda có liên quan chặt chẽ với nhau và cơ chế bẫy chụp chỉ tiến hóa một lần trong tổ tiên chung của hai chi. 

Một nghiên cứu năm 2009 đã trình bày bằng chứng về sự tiến hóa bẫy chụp của Dionaea và Aldrovanda từ bẫy dính như Drosera regia, dựa trên dữ liệu phân tử ( molecular data ). Dữ liệu phân tử và sinh lý ngụ ý rằng bẫy chụp của Dionaea và Aldrovanda phát triển từ bẫy dính của một tổ tiên chung với Drosera. Tiền thích nghi dẫn tới sự tiến hóa của bẫy chụp đã được xác định ở một số loài Drosera, chẳng hạn như chuyển động nhanh của lá và lông tuyến (  tentacle ). Mô hình đề xuất rằng thực vật ăn thịt bằng bẫy chụp nhanh phát triển từ bẫy dính, chạy đua bằng cách tăng kích thước con mồi. Con mồi lớn hơn mang lại giá trị dinh dưỡng cao hơn, nhưng côn trùng lớn có thể dễ dàng thoát khỏi lớp nhầy dính của bẫy dính; Do đó, sự tiến hóa của bẫy chụp sẽ ngăn chặn sự trốn thoát và nạn kí sinh ăn cướp ( kleptoparasitism ) ( ăn trộm con mồi bị cây bắt trước khi cây có thể thu được lợi ích từ nó ), và cũng sẽ cho phép tiêu hóa diễn ra hoàn chỉnh hơn.

Năm 2016, một nghiên cứu về sự biểu hiện của các gen trong lá cây khi chúng bắt và tiêu hóa con mồi đã được công bố trên tạp chí Genome Research. Sự hoạt hóa gen ( gene activation ) được quan sát thấy trong lá của thực vật hỗ trợ cho giả thuyết rằng cơ chế ăn thịt có trong bẫy ruồi Venus là một phiên bản thích nghi đặc biệt của cơ chế được các cây không ăn thịt sử dụng để chống lại côn trùng ăn cỏ ( herbivorous insect ). Ở nhiều loài thực vật không ăn thịt, jasmonic acid đóng vai trò như một phân tử ra hiệu để kích hoạt các cơ chế bảo vệ, chẳng hạn như sản xuất hydrolase, có thể phá hủy kitin và các thành phần phân tử khác của côn trùng và vi sinh vật gây hại. Trong bẫy ruồi Venus, chính phân tử này được phát hiện là nguyên nhân kích hoạt các tuyến tiêu hóa của thực vật. Vài giờ sau khi bắt được con mồi, một bộ gen khác được kích hoạt bên trong các tuyến, cùng một bộ gen hoạt động trong rễ của các cây khác, cho phép chúng hấp thụ chất dinh dưỡng. Việc sử dụng các con đường sinh học tương tự trong bẫy như các loài thực vật không ăn thịt sử dụng cho các mục đích khác cho thấy rằng ở đâu đó trong lịch sử tiến hóa của loài, bắt ruồi Venus đã sử dụng lại các gen này để tạo điều kiện cho việc ăn thịt.

Lịch sử tiến hóa được đề xuất

Các loài thực vật ăn thịt nói chung là cây thân thảo, và bẫy của chúng là kết quả của quá trình sinh trưởng sơ cấp ( primary growth ). Nhìn chung, chúng không hình thành các cấu trúc dễ hóa thạch ( fossilizable ) như vỏ cây dày hoặc gỗ. Do đó người ta không có bằng chứng hóa thạch về các cấp bậc có thể liên kết giữa Dionaea và Aldrovanda, hoặc một trong hai chi với tổ tiên chung của chúng, Drosera. Tuy nhiên, có thể suy ra lịch sử tiến hóa dựa trên các nghiên cứu phát sinh loài của cả hai chi. Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một loạt các bước sau cùng trong tiến trình hình thành cơ chế bẫy chụp phức tạp như sau:

• Các loài côn trùng lớn hơn thường đi ngang qua cây thay vì bay tới và có nhiều khả năng chỉ thoát ra khỏi các tuyến dính. Do đó, một loài thực vật có lá rộng hơn, như Drosera falconeri, hẳn đã thích nghi để di chuyển cái bẫy và thân của nó theo các hướng nhằm tối đa hóa cơ hội bắt và giữ lại những con mồi như vậy — trong trường hợp cụ thể này là theo chiều dọc. Khi đã được “bao bọc” đầy đủ, việc trốn thoát sẽ khó khăn hơn.

• Sau đó, áp lực tiến hóa ( Evolutionary pressure ) được lựa chọn đối với những cây có thời gian đáp ứng ngắn hơn, theo cách tương tự như Drosera burmannii hoặc Drosera glanduligera. Đóng bẫy càng nhanh, các cây sẽ càng ít phụ thuộc vào kiểu bẫy dính hơn.
• Khi cái bẫy ngày càng tăng cường hoạt động mạnh, năng lượng cần thiết để “quấn” con mồi cũng ngày càng tăng. Thực vật bằng cách nào đó có thể phân biệt giữa côn trùng thực tế và các tàn vật hay giọt mưa ngẫu nhiên sẽ có lợi thế hơn, do đó giải thích sự chuyên biệt hóa của các ông tuyến ( tentacles ) bên trong khi biến thành các lông kích hoạt ( trigger hairs ).
• Cuối cùng, vì thực vật phụ thuộc nhiều hơn vào việc đóng xung quanh côn trùng hơn là dính chúng vào bề mặt lá, các lông tuyến ( tentacles ) hiển nhiên ở Drosera sẽ mất hoàn toàn chức năng ban đầu, trở thành “răng” và lông kích hoạt ( trigger hairs  ) — một ví dụ về chọn lọc tự nhiên sử dụng các cấu trúc hiện có cho các chức năng mới.
• Hoàn thành quá trình chuyển đổi, cây cuối cùng đã phát triển được các tuyến tiêu hóa tiêu giảm được tìm thấy bên trong bẫy, thay vì sử dụng các hạt sương trong thân cây, giúp phân biệt thêm với chi Drosera.

Các nghiên cứu phát sinh loài sử dụng các ký tự phân tử đặt ra sự xuất hiện của loài ăn thịt ở tổ tiên của Dionaea muscipula cách đây 85,6 triệu năm; và sự phát triển của bẫy chụp vào tổ tiên của Dionaea và họ hàng của nó là Aldrovanda vào khoảng 48 triệu năm trước. 

Nhân giống

Cây có thể được nhân giống bằng hạt, nhưng sẽ mất khoảng 4 đến 5 năm để trưởng thành, hay phổ biến hơn là nhân giống vô tính vào mùa xuân hoặc mùa hè. Bắt ruồi Venus cũng có thể được nhân giống in vitro bằng cách sử dụng nuôi cấy mô thực vật. Hầu hết các cây Venus flytrap được bán trong các vườn ươm trung tâm đều được tạo ra bằng phương pháp này, vì đây là cách hiệu quả nhất để nhân giống chúng trên quy mô lớn. Bất kể phương pháp nhân giống nào được sử dụng, cây sẽ sống từ 20 đến 30 năm nếu được trồng trong điều kiện thích hợp. 

Những mối đe dọa tới sự tồn vong của loài

Mặc dù được nhân giống rộng rãi để bán làm cây cảnh trong nhà, nhưng trong tự nhiên, số lượng của D. muscipula đã và đang bị suy giảm đáng kể, cụ thể trong phạm vi bản địa ước tính số lượng cá thể của loài đã giảm 93% kể từ năm 1979.

Được biết bắt ruồi Venus chỉ được tìm thấy trong tự nhiên trong một số điều kiện rất đặc biệt, cụ thể chúng yêu cầu đất bằng phẳng, ẩm, chua, nghèo dinh dưỡng, tiếp nhận ánh sáng đầy đủ và phải bị đốt cháy thường trong những vụ cháy rừng, do đó cây vô cùng nhạy cảm với nhiều loại xáo trộn sinh học. Một đánh giá năm 2011 đã xác định năm loại mối đe dọa đối với loài là hoạt động nông nghiệp, xây dựng đường xá, sử dụng tài nguyên sinh học ( nạn hái trộm và khai thác gỗ ), cải tạo hệ thống tự nhiên – natural systems modifications ( hệ thống thoát nước và dập lửa ), cùng ô nhiễm ( lạm dụng phân bón ).

Mất môi trường sống là mối đe dọa lớn đối với loài cây này. Các khu dân cư ở ven biển Carolina đang nhanh chóng mở rộng. Ví dụ, hạt Brunswick, Bắc Carolina, nơi có số lượng quần thể bắt ruồi Venus lớn nhất, đã chứng kiến ​​sự gia tăng dân số 27% từ năm 2010 đến năm 2018. Khi dân số tăng lên, sự phát triển các khu dân cư, khu thương mại và xây dựng đường xá đang trực tiếp loại bỏ môi trường sống của bẫy ruồi Venus, việc chuẩn bị mặt bằng cũng cần đòi hỏi phải tiến hành đào hào và thoát nước có thể làm khô đất ở các khu vực xung quanh cũng đã và đang làm mất đi khả năng sinh tồn của loài. Ngoài ra, việc tăng cường sử dụng các khu vực tự nhiên để giải trí trong các khu vực đông dân cư cũng gián tiếp phá hủy thảm thực vật tại những nơi này như nghiền nát hoặc vô tình nhổ bật rễ chúng đi.

Việc dập lửa cũng là một mối đe dọa khác đối với bẫy ruồi Venus. Trong trường hợp không có đám cháy tự nhiên, cây bụi và cây gỗ khác sẽ xâm lấn, lấn át loài và dẫn đến sự tuyệt chủng cục bộ ( local extirpation ). D. muscipola cần tối thiểu những đám cháy 3 – 5 năm một lần, và phát triển mạnh nhất với các đám cháy hàng năm. Mặc dù bẫy ruồi và hạt của chúng thường bị chết song song với sự cạnh tranh của chúng trong đám cháy, nhưng hạt từ bẫy ruồi ở gần khu vực bị cháy sẽ lây lan nhanh chóng trong điều kiện tro bụi và ánh sáng mặt trời đầy đủ sau vụ cháy dữ dội ấy. Bởi sự tiêu hủy các cây trưởng thành và cây con mới trong các đám cháy thường xuyên là cần thiết để duy trì môi trường sống của chúng, sự tồn tại của D. muscipula vẫn phải phụ thuộc vào việc sản xuất đủ hạt và phân tán từ bên ngoài các mảnh đất bị cháy để có thể trở lại môi trường sống bị thiêu rụi, đảm bảo duy trì một kích thước quần thể quan trọng, qua đó cũng cho thấy sự vượt trội của bất kỳ một quần thể nào đối với các động lực siêu quần thể ( metapopulation dynamic ). Những động lực này làm cho các quần thể nhỏ, biệt lập đặc biệt dễ bị tuyệt chủng có thể sinh trưởng và phát triển thuận lợi, vì nếu không có cây trưởng thành gần vùng cháy, thì sẽ không có nguồn hạt giống sau khi cháy. 

Nạn hái trộm cũng là một nguyên nhân không thể không nhắc tới, chính việc thu hoạch bẫy ruồi Venus trên đất công (  public land ) đã và đang trở thành bất hợp pháp ở Bắc Carolina vào năm 1958, cũng kể từ đó một ngành nghề nuôi trồng hợp pháp ( legal cultivation industry ) mới đã hình thành, trồng hàng chục nghìn dây ruồi trong nhà kính thương mại để bán làm cây gia dụng. Những tưởng bẵng đi một thời gian là người ta sẽ không nhớ gì đến nó nữa, nhưng không, vào năm 2016, NY Times đã lên tiếng báo cáo rằng thú vui chơi cây cảnh đối với loài thực vật hoang dã trên vẫn tồn tại, chính điều này “đã dẫn đến ‘vòng tội ác bẫy ruồi Venus'”. Nên nhớ từ năm 2014, bang Bắc Carolina đã coi việc săn trộm Venus flytrap là một trọng tội. Kể từ đó, một số kẻ săn trộm đã bị bắt và buộc tội, với một người đàn ông lãnh 17 tháng tù vì hái trộm 970 bẫy ruồi Venus, một người đàn ông khác thì bị buộc tội lên tới 73 tội danh vào năm 2019. Nếu không có những biện pháp mạnh tay, những kẻ săn trộm có thể gây hại nhiều hơn cho các quần thể bẫy ruồi Venus hoang dã so với số lượng cá thể được lấy đơn giản cho thấy; thứ nhất, những kẻ này có thể thu hoạch một cách có chọn lọc những cây lớn nhất tại một địa điểm; thứ hai, những cây lớn sẽ có nhiều hoa và quả hơn và do đó tạo ra nhiều hạt so với những cây nhỏ hơn. 

Ngoài ra, loài cây này cũng rất dễ bị tổn thương trước các hiện tượng khí hậu khắc nghiệt. Hầu hết các vị trí của Bẫy ruồi Venus chỉ cao từ 2 – 4 mét so với mực nước biển và nằm trong khu vực có nguy cơ hay xảy ra bão, khiến nước dâng cao nên rất khó để bảo tồn.

Chỉ đích danh

Năm 2005, Venus flytrap được chỉ định là loài cây ăn thịt của Bắc Carolina. 

Sử dụng trong y học thay thế ( alternative medicine )

Cao Venus flytrap hiện đang có sẵn trên thị trường được quảng bá như một phương thuốc thảo dược, đôi khi là thành phần chính của một loại thuốc đã được cấp bằng sáng chế tên là “Carnivora”. Theo American Cancer Society ( Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ ), các sản phẩm này được quảng cáo trong y học thay thế ( alternative medicine ) như một phương pháp điều trị nhiều loại bệnh ở người bao gồm HIV, Bệnh Crohn ( một loại bệnh viêm ruột có thể ảnh hưởng đến bất kỳ phần nào của đường tiêu hóa từ miệng đến hậu môn; các dấu hiệu và triệu chứng thường bao gồm đau bụng, tiêu chảy, sốt và giảm cân, … ) và ung thư da. Nhưng đáng tiếc, tất cả đều chưa có một bằng chứng khoa học tuyên bố về sức khỏe thuyết phục nào được đưa ra đối với cao Venus flytrap cả.