Vad är fototropism?

Du placerade din favoritväxt på en solig fönsterbräda. Snart märker du att växten böjer sig mot fönstret istället för att växa rakt uppåt. Vad i världen gör den här växten och varför gör den detta?

Det fenomen du bevittnar kallas fototropism. För en antydning om vad detta ord betyder, notera att prefixet "foto" betyder "ljus", och suffixet "tropism" betyder "vändning". Så fototropismen är när växter vänder sig eller böjer sig mot ljus.

Växter behöver ljus för att stimulera produktionen av energi; denna process kallas fotosyntes. Ljuset som genereras från solen eller från andra källor behövs, tillsammans med vatten och koldioxid, för att producera socker för växten att använda som energi. Syre produceras också, och många livsformer kräver detta för andning.

Phototropism är troligtvis en överlevnadsmekanism som antagits av växter så att de kan få så mycket ljus som möjligt. När växtlöv öppnar mot ljus kan mer fotosyntes ske, vilket gör att mer energi kan genereras.

Tidiga åsikter om orsaken till fototropism varierade bland forskare. Theophrastus (371 B.C.-287 B.C.) trodde att fototropism orsakades av avlägsnande av vätska från upplyst sida av växtens stam, och Francis Bacon (1561-1626) postulerade senare att fototropism berodde på vissnande. Robert Sharrock (1630-1684) trodde växter böjda som svar på "frisk luft", och John Ray (1628-1705) trodde växter lutade sig mot de kallare temperaturerna närmare fönstret.

Det var upp till Charles Darwin (1809-1882) för att utföra de första relevanta experimenten med avseende på fototropism. Han ansåg att ett ämne som producerats i spetsen inducerade växternas krökning. Med hjälp av testväxter experimenterade Darwin genom att täcka tips på vissa växter och lämna andra upptäckta. Växterna med täckta spetsar böjde sig inte mot ljus. När han täckte en nedre del av växtstammarna men lämnade spetsarna utsatta för ljuset, rörde dessa växter sig mot ljuset.

Darwin visste inte vad "ämnet" som producerades i spetsen var eller hur det fick växtstammen att böjas. I alla fall, Nikolai Cholodny och Frits gick fann 1926 att när höga nivåer av detta ämne rörde sig till den skuggade sidan av en växtstam, skulle stammen böjas och krökas så att spetsen skulle röra sig mot ljuset. Den exakta kemiska sammansättningen av ämnet, som visade sig vara det första identifierade växthormonet, klargjordes inte förrän Kenneth Thimann (1904-1977) isolerade och identifierade den som indol-3-ättiksyra eller auxin.

Den nuvarande tanken på mekanismen bakom fototropismen är som följer.

Ljus, med en våglängd på cirka 450 nanometer (blått / violett ljus), lyser upp en växt. Ett protein som kallas en fotoreceptor fångar ljuset, reagerar på det och utlöser ett svar. Gruppen av fotoreceptorproteiner med blå ljus kallas phototropins. Det är inte klart exakt hur fototropiner signalerar auxins rörelse, men det är känt att auxin rör sig till den mörkare, skuggade sidan av stammen som svar på exponeringen för ljus. Auxin stimulerar frisättningen av vätejoner i cellerna i den skuggade sidan av stam, vilket får cellernas pH att minska. Minskningen av pH aktiverar enzymer (kallas expansiner), vilket gör att cellerna sväller och får stam att böja sig mot ljuset.

• Om du har en anläggning som upplever fototropism i ett fönster kan du försöka vända växten i motsatt riktning, så att växten böjer sig bort från ljuset. Det tar bara cirka åtta timmar för växten att vända tillbaka mot ljuset.
• Vissa växter växer bort från ljus, ett fenomen som kallas negativ fototropism. (Egentligen upplever växtrötterna detta; rötter växer verkligen inte mot ljus. Ett annat ord för vad de upplever är gravitropism som böjer sig mot en tyngdkraft.
• Photonasty kanske låter som en bild av något yucky, men det är det inte. Det liknar fototropismen genom att det innebär rörelse av en växt på grund av ljusstimulering, men i fotonastin är rörelsen inte mot ljusstimulan, utan i en förutbestämd riktning. Rörelsen bestäms av själva växten, inte av ljuset. Ett exempel på fotonasti är öppning och stängning av blad eller blommor på grund av närvaro eller frånvaro av ljus.