Hva er fototropisme?

Du plasserte favorittplanten din på en solrik vinduskarmen. Snart merker du at planten bøyer seg mot vinduet i stedet for å vokse rett oppover. Hva i all verden gjør denne planten, og hvorfor gjør den dette?

Fenomenet du er vitne til kalles fototropisme. For et hint om hva dette ordet betyr, må du merke deg at prefikset "foto" betyr "lys", og suffikset "tropisme" betyr "snu." Så fototropisme er når planter snur eller bøyer seg mot lys.

Planter trenger lys for å stimulere produksjonen av energi; denne prosessen kalles fotosyntese. Lyset som genereres fra solen eller fra andre kilder er nødvendig, sammen med vann og karbondioksid, for å produsere sukker for anlegget å bruke som energi. Oksygen produseres også, og mange livsformer krever dette for åndedrett.

Fototropisme er sannsynligvis en overlevelsesmekanisme som er vedtatt av planter, slik at de kan få mest mulig lys. Når planteblader åpner seg mot lys, kan mer fotosyntese finne sted, slik at mer energi kan genereres.

Tidlige meninger om årsaken til fototropisme varierte blant forskere. Theophrastus (371 B.C.-287 B.C.) mente at fototropisme var forårsaket av fjerning av væske fra belyst side av plantens stilk, og Francis Bacon (1561-1626) postulerte senere at fototropisme skyldtes visner. Robert Sharrock (1630-1684) mente planter buet som svar på "frisk luft", og John Ray (1628-1705) trodde planter lente seg mot de kjøligere temperaturene nærmere vinduet.

Det var opp til Charles Darwin (1809-1882) for å utføre de første relevante eksperimentene angående fototropisme. Han antok at et stoff produsert i tuppen induserte krumningen av planten. Ved hjelp av testplanter eksperimenterte Darwin med å dekke tipsene til noen planter og la andre være avdekket. Plantene med dekkede tupper bøyde seg ikke mot lys. Da han dekket en nedre del av plantestenglene, men forlot spissene eksponert for lyset, beveget de plantene seg mot lyset.

Darwin visste ikke hva "stoffet" som ble produsert i tuppen var eller hvordan det fikk plantestammen til å bøye seg. Derimot, Nikolai Cholodny og Frits gikk fant i 1926 at når høye nivåer av dette stoffet beveget seg til den skyggelagte siden av en plantestamme, ville stammen bøyes og krumme seg slik at spissen ville bevege seg mot lyset. Stoffets eksakte kjemiske sammensetning, funnet å være det første identifiserte plantehormonet, ble ikke belyst før Kenneth Thimann (1904-1977) isolerte og identifiserte den som indol-3-eddiksyre, eller auxin.

Den nåværende tanken på mekanismen bak fototropisme er som følger.

Lys, med en bølgelengde på rundt 450 nanometer (blått / fiolett lys), lyser opp en plante. Et protein som kalles en fotoreseptor fanger lyset, reagerer på det og utløser en respons. Gruppen av blålysfotoreseptorproteiner som er ansvarlig for fototrofisme kalles phototropins. Det er ikke klart nøyaktig hvordan fototropiner signaliserer bevegelse av auxin, men det er kjent at auxin beveger seg til den mørkere, skyggelagte siden av stammen som respons på lyseksponeringen. Auxin stimulerer frigjøring av hydrogenioner i cellene i den skyggelagte siden av stammen, noe som får pH i cellene til å synke. Nedgangen i pH aktiverer enzymer (kalt utvidelser), som får cellene til å hovne opp og føre til at stammen bøyer seg mot lyset.

• Hvis du har en plante som opplever fototropisme i et vindu, kan du prøve å vri planten i motsatt retning, slik at planten bøyer seg bort fra lyset. Det tar bare åtte timer for anlegget å slå tilbake mot lyset.
• Noen planter vokser vekk fra lys, et fenomen som kalles negativ fototropisme. (Egentlig opplever planterøtter dette; røtter vokser absolutt ikke mot lys. Et annet ord for det de opplever er gravitropisme som bøyer seg mot et gravitasjonstrekk.)
• Photonasty kan høres ut som et bilde av noe kjipt, men det er det ikke. Det ligner fototropisme ved at det innebærer bevegelse av en plante på grunn av lysstimulering, men i fotonasti er bevegelsen ikke mot lysstimuleringen, men i en forhåndsbestemt retning. Bevegelsen bestemmes av selve planten, ikke av lyset. Et eksempel på fotonasti er åpning og lukking av blader eller blomster, på grunn av tilstedeværelse eller fravær av lys.