Mi a fototropizmus?

Kedvenc növényét egy napos ablakpárkányon helyezte el. Hamarosan észreveszi, hogy a növény az ablak felé hajlik, ahelyett, hogy egyenesen felfelé nőne. Mit csinál ez a növény a világon, és miért csinálja?

A jelenséget, amiben szembesülsz, fototropizmusnak nevezik. Ha tudomásul veszi, mit jelent ez a szó, vegye figyelembe, hogy a "fotó" előtag "fény", a "tropizmus" utótag pedig "fordulás". Tehát a fototropizmus az, amikor a növények a fény felé fordulnak vagy hajlanak.

A növényeknek fényre van szükségük az energiatermelés stimulálásához; ezt a folyamatot hívják fotoszintézis. A nap vagy más források által keltett fényre, vízre és szén-dioxidra egyaránt szükség van, hogy cukrot állítsanak elő a növénynek energiaként. Oxigén szintén termelődik, és sok életforma megköveteli ezt a légzéshez.

A fototropizmus valószínűleg a növények által alkalmazott túlélési mechanizmus, hogy a lehető legtöbb fényt kapjanak. Amikor a növények a fény felé nyitnak, több fotoszintézis zajlik le, amely több energiát generál.

A fototropizmus okával kapcsolatos korai vélemények a tudósok körében eltérőek voltak. Theophrastus (371 B.C.-287 B.C.) úgy gondolta, hogy a fototropizmust a folyadék eltávolítása okozta a a növény szárának megvilágított oldala, és Francis Bacon (1561-1626) később posztulálta, hogy a fototropizmus oka hervadás. Robert Sharrock (1630-1684) úgy vélte, hogy a növények "friss levegőre" válaszul görbültek, és John Ray (1628-1705) szerint a növények az ablakhoz közelebb lévő hidegebb hőmérsékletek felé hajoltak.

Rajtad múlik Charles Darwin (1809-1882), hogy elvégezzék az első releváns kísérleteket a fototropizmusról. Feltételezte, hogy a hegycsúcsban előállított anyag kiváltja a növény görbületét. A vizsgált növényeket felhasználva Darwin kísérleteket végzett néhány növény hegyének lefedésével, mások fedetlenségével. A fedett hegyekkel ellátott növények nem hajlottak a fény felé. Amikor a növényszárak alsó részét lefedte, de a tippeket fénynek hagyta, ezek a növények a fény felé mozogtak.

Darwin nem tudta, mi a hegyében előállított "anyag", vagy hogy mi okozta a növény szárának meghajlását. Azonban, Nikolai Cholodny és Frits elmentek 1926-ban azt találták, hogy ha az anyag magas szintje a növényi szár árnyékolt oldalára mozog, akkor a szár meghajlik és görbül, úgy, hogy a hegy a fény felé mozdul el. Az anyag pontos kémiai összetételét, amelyről megállapították, hogy az első azonosított növényi hormon, addig nem sikerült tisztázni Kenneth Thimann (1904-1977) izolálta, és indol-3-ecetsavnak vagy auxinnek azonosította.

A fototropizmus mögött meghúzódó jelenlegi gondolat a következő.

A fény, körülbelül 450 nanométer hullámhosszon (kék / lila fény) megvilágítja a növényt. A fotoreceptornak nevezett fehérje elkapja a fényt, reagál rá, és választ vált ki. A kék fény fényű fotoreceptor fehérjéknek a fototrofizmusért felelős csoportját nevezzük phototropins. Nem világos, hogy pontosan hogyan jelzik a fototropinok az auxin mozgását, de ismert, hogy az auxin a fény expozíciójának hatására a szár sötétebb, árnyékolt oldalára halad. Az Auxin serkenti a hidrogénionok felszabadulását a sejt árnyékolt oldalán lévő sejtekben, amelyek miatt a sejtek pH-ja csökken. A pH csökkentése aktiválja az enzimeket (úgynevezett expansineket), amelyek a sejtek duzzadásához vezetnek, és a szárnak a fény felé hajlik.

• Ha egy növény fototropizmust tapasztal egy ablakon, próbálja meg fordítani a növényt ellenkező irányba, hogy a növény meghajoljon a fénytől. Mindössze nyolc óra alatt eltart, amíg a növény visszatér a fény felé.
• Néhány növény a fénytől távol növekszik, ezt a jelenséget negatív fototropizmusnak nevezik. (Valójában a növény gyökerei ezt tapasztalják; a gyökerek természetesen nem növekednek a fény felé. Egy másik szó annak, amit tapasztalnak, a gravitropizmus, amely a gravitációs vonzás felé hajlik.)
• A fototonitás olyannak tűnhet, mint valami nagyszerű kép, de nem az. A fototropizmushoz hasonlít abban, hogy magában foglalja egy növény mozgását a fény stimulusának köszönhetően, ám fototonitásban a mozgás nem a fény stimulus felé irányul, hanem egy előre meghatározott irányba. A mozgást maga a növény határozza meg, nem a fény. A fototonitás egyik példája a levelek vagy virágok kinyitása és bezárása a fény jelenléte vagy hiánya miatt.