Kas yra fototropizmas?

Jūs įdėjote savo mėgstamą augalą ant saulėtos palangės. Netrukus pastebėsite, kad augalas lankstosi link lango, o ne auga tiesiai į viršų. Ką pasaulyje daro šis augalas ir kodėl jis tai daro?

Reiškinys, kurį stebite, vadinamas fototropizmu. Norėdami sužinoti, ką reiškia šis žodis, atkreipkite dėmesį, kad priešdėlis „nuotrauka“ reiškia „šviesa“, o priesaga „tropizmas“ reiškia „pasisukimas“. Taigi, fototropizmas yra tada, kai augalai pasisuka arba pasislenka šviesos link.

Augalams reikia šviesos, kad būtų galima gaminti energiją; šis procesas vadinamas fotosintezė. Saulės ar kitų šaltinių skleidžiama šviesa, kartu su vandeniu ir anglies dioksidu, reikalinga cukrui, kurį augalas gali naudoti kaip energiją. Deguonis taip pat gaminamas, ir daugeliui gyvybės formų tai reikalinga kvėpavimui.

Tikėtina, kad fototropizmas yra išlikimo mechanizmas, kurį naudoja augalai, kad jie galėtų gauti kuo daugiau šviesos. Kai augalų lapai atsiveria šviesos link, gali vykti daugiau fotosintezės, leidžiančios generuoti daugiau energijos.

Ankstyvieji mokslininkų nuomonės apie fototropizmo priežastį skyrėsi. Theophrastus (371 B.C.-287 B.C.) manė, kad fototropizmą sukėlė skysčio pašalinimas iš apšviesta augalo stiebo pusė, o Pranciškus Baconas (1561–1626) vėliau postulavo, kad fototropizmas atsirado dėl vytimas. Robertas Sharrockas (1630-1684) tikėjo, kad augalai yra išlenkti reaguojant į "gryną orą", o Johnas Ray'as (1628-1705) manė, kad augalai yra arčiau lango esančios vėsesnės temperatūros link.

Tai buvo iki Charlesas Darwinas (1809–1882) atlikti pirmuosius svarbiausius fototropizmo eksperimentus. Jis iškėlė hipotezę, kad antgalyje pagaminta medžiaga sukėlė augalo kreivumą. Naudodamas bandomuosius augalus, Darvinas eksperimentavo, uždengdamas kai kurių augalų galiukus, o kitus palikdamas neuždengtą. Augalai su uždengtais antgaliais nebuvo lenkti šviesos link. Kai jis apdengė apatinę augalo stiebų dalį, bet palikdamas galiukus šviesai, tie augalai judėjo link šviesos.

Darvinas nežinojo, kokia yra antgalyje pagaminta „medžiaga“ ar kaip tai sukėlė augalų stiebo lenkimą. Tačiau Nikolajus Cholodny ir Fritsas nuėjo 1926 m. nustatė, kad dideliam šios medžiagos kiekiui patekus į šešėlinę augalo stiebo pusę, stiebas sulenks ir lenks taip, kad galiukas judėtų šviesos link. Tiksli cheminė medžiagos sudėtis, kuri, kaip nustatyta, buvo pirmasis identifikuotas augalų hormonas, nebuvo išaiškinta iki Kennethas Thimannas (1904–1977) išskyrė ir identifikavo kaip indol-3-acto rūgštį arba auksiną.

Šiuo metu galvojama apie fototropizmo mechanizmą.

Šviesa, kurios bangos ilgis yra apie 450 nanometrų (mėlyna / violetinė šviesa), apšviečia augalą. Baltymas, vadinamas fotoreceptoriumi, sugauna šviesą, reaguoja į ją ir sukelia atsaką. Kviečiama mėlynos šviesos fotoreceptorių baltymų, atsakingų už fototrofizmą, grupė fototropinai. Tiksliai nėra aišku, kaip fototropinai signalizuoja auksino judėjimą, tačiau yra žinoma, kad auksinas, reaguodamas į šviesos poveikį, juda į tamsesnę, tamsesnę stiebo pusę. Auksinas stimuliuoja vandenilio jonų išsiskyrimą ląstelėse šešėlinėje stiebo pusėje, dėl kurių ląstelių pH sumažėja. Sumažėjęs pH suaktyvina fermentus (vadinamus ekspansinais), dėl kurių ląstelės išsipučia ir kamienas veda link stiebo link šviesos.

• Jei turite augalą, kurio langas patiria fototropizmą, pabandykite pasukti augalą priešinga kryptimi, kad jis pasislinktų nuo šviesos. Augalui grįžti į šviesą reikia tik maždaug aštuonių valandų.
• Kai kurie augalai auga atokiau nuo šviesos - reiškinys vadinamas neigiamu fototropizmu. (Iš tikrųjų augalų šaknys tai patiria; šaknys tikrai neauga link šviesos. Kitas žodis to, ką jie patiria, yra gravitropizmas, nukreipiantis į gravitacinį trauką.)
• Photonasty gali atrodyti kaip kažko gero vaizdas, bet taip nėra. Jis panašus į fototropizmą tuo, kad apima augalo judėjimą dėl šviesos dirgiklio, tačiau fototonijos metu judėjimas vyksta ne šviesos stimulo link, o iš anksto nustatyta kryptimi. Judėjimą lemia pats augalas, o ne šviesa. Fototonijos pavyzdys yra lapų ar gėlių atidarymas ir uždarymas dėl šviesos buvimo ar nebuvimo.