Što je fototropizam?

Stavili ste svoju omiljenu biljku na sunčanu prozorsku dasku. Ubrzo primjećujete da se biljka savija prema prozoru, umjesto da raste ravno prema gore. Što na svijetu radi ova biljka i zašto to radi?

Fenomen kojem svjedočite naziva se fototropizam. Za savjet o tome što ova riječ znači, imajte na umu da prefiks "fotografija" znači "svjetlost", a sufiks "tropizam" znači "okretanje". Dakle, fototropizam je kada se biljke okreću ili savijaju prema svjetlu.

Biljkama je potrebna svjetlost za poticanje proizvodnje energije; taj se postupak naziva fotosinteza. Svjetlost stvorena od sunca ili iz drugih izvora potrebna je, zajedno s vodom i ugljičnim dioksidom, kako bi se proizvele šećere za biljku koja će se koristiti kao energija. Kisik također se proizvodi, a mnogi oblici života to zahtijevaju za disanje.

Fototropizam je vjerovatno mehanizam preživljavanja koji usvajaju biljke tako da mogu dobiti što više svjetla. Kad se lišće biljke otvori prema svjetlu, može se dogoditi više fotosinteze, što omogućava stvaranje više energije.

Rana mišljenja o uzroku fototropizma varirala su među znanstvenicima. Teophrastus (371 B.C.-287. B.C.) vjerovao je da je fototropizam uzrokovan uklanjanjem tekućine iz osvijetljena strana stabljike biljke, a Francis Bacon (1561.-1626.) kasnije je postulirao da je fototropizam nastao zbog venuće. Robert Sharrock (1630-1684) vjerovao je da su biljke zakrivljene kao odgovor na "svježi zrak", a John Ray (1628-1705) smatrao je da se biljke naginju prema hladnijim temperaturama bliže prozoru.

Bilo je do Charles Darwin (1809-1882.) Provesti prve relevantne eksperimente u vezi s fototropizmom. Hipotetirao je da tvar proizvedena u vrhu izaziva zakrivljenost biljke. Koristeći testne biljke, Darwin je eksperimentirao pokrivajući vrhove nekih biljaka i ostavljajući ostale nepokrivene. Biljke s prekrivenim vrhovima nisu se savijale prema svjetlosti. Kad je pokrio donji dio stabljike biljke, ali vrhove ostavio izložen svjetlu, te su biljke krenule prema svjetlu.

Darwin nije znao što je "tvar" proizvedena u vrhu niti kako je prouzročila savijanje stabljike biljke. Međutim, Nikolaj Cholodny i Frits Went otkrio je 1926. da će se, kada se visoka razina ove tvari premjesti na zasjenjenu stranu stabljike biljke, ta stabljika savijati i zakriviti tako da se vrh pomiče prema svjetlosti. Točan kemijski sastav tvari, za koji je utvrđeno da je prvi identificirani biljni hormon, nije rasvijetljen sve dotle Kenneth Thimann (1904-1977) izolirao i identificirao ga kao indol-3-octenu kiselinu, ili auksin.

Trenutačna misao o mehanizmu koji stoji iza fototropizma je sljedeća.

Svjetlost, na valnoj duljini od oko 450 nanometara (plava / ljubičasta svjetlost), osvjetljava biljku. Protein zvan fotoreceptor hvata svjetlost, reagira na njega i pokreće odgovor. Naziva se skupina fotoreceptorskih proteina plavog svjetla koja je odgovorna za fototrofizam phototropins. Nije jasno kako fototropini signaliziraju kretanje auksina, ali poznato je da se auksin pomiče na tamniju, zasjenjenu stranu stabljike kao odgovor na izlaganje svjetlu. Auksin potiče oslobađanje vodikovih iona u stanicama u zasjenjenoj strani stabljike, zbog čega se pH stanica smanjuje. Smanjenjem pH aktiviraju se enzimi (zvani ekspanzini), koji uzrokuju da se stanice nabreknu i dovedu do savijanja stabljike prema svjetlu.

• Ako biljka ima fototropizam u prozoru, pokušajte okrenuti biljku u suprotnom smjeru, tako da se biljka savija od svjetlosti. Potrebno je samo oko osam sati da se biljka okrene prema svjetlu.
• Neke biljke rastu od svjetlosti, fenomena koji se naziva negativni fototropizam. (Zapravo, ovo korijenje biljaka doživljava; korijenje sigurno ne raste prema svjetlu. Druga riječ za ono što oni doživljavaju je gravitropismbending prema gravitacijskom povlačenju.)
• Fotonastija bi mogla zvučati kao slika nečeg bezobraznog, ali nije. Sličan je fototropizmu po tome što uključuje kretanje biljke zbog svjetlosnog podražaja, ali u fotonastiji kretanje nije prema svjetlosnom podražaju, već u unaprijed određenom smjeru. Kretanje određuje sama biljka, a ne svjetlost. Primjer fotonastije je otvaranje i zatvaranje lišća ili cvijeća zbog prisutnosti ili odsutnosti svjetlosti.