Fototropismo spiegato

Hai posizionato la tua pianta preferita su un davanzale soleggiato. Presto noterai che la pianta si piega verso la finestra invece di crescere dritta verso l'alto. Cosa sta facendo questa pianta nel mondo e perché lo sta facendo?

Che cos'è il fototropismo?

Il fenomeno a cui stai assistendo si chiama fototropismo. Per un suggerimento sul significato di questa parola, nota che il prefisso "foto" significa "luce" e il suffisso "tropismo" significa "svolta". Quindi, il fototropismo è quando le piante girano o si piegano verso la luce.

Perché le piante sperimentano il fototropismo?

Le piante hanno bisogno di luce per stimolare la produzione di energia; questo processo si chiama fotosintesi. La luce generata dal sole o da altre fonti è necessaria, insieme all'acqua e all'anidride carbonica, per produrre zuccheri che la pianta può utilizzare come energia. Viene anche prodotto ossigeno e molte forme di vita lo richiedono per la respirazione.

Il fototropismo è probabilmente un meccanismo di sopravvivenza adottato dalle piante in modo che possano ottenere più luce possibile. Quando le foglie delle piante si aprono verso la luce, può aver luogo più fotosintesi, consentendo di generare più energia.

In che modo i primi scienziati hanno spiegato il fototropismo?

Le prime opinioni sulla causa del fototropismo variavano tra gli scienziati. Teofhrastus (371 a.C.-287 a.C.) credeva che il fototropismo fosse causato dalla rimozione del fluido dal lato illuminato dello stelo della pianta, e Francis Bacon (1561-1626) postulò in seguito che il fototropismo era dovuto all'avvizzamento. Robert Sharrock (1630-1684) credeva che le piante si curvassero in risposta a "aria fresca", e John Ray (1628-1705) pensarono che le piante si inclinassero verso le temperature più fredde vicino alla finestra.

Spettò a Charles Darwin (1809-1882) condurre i primi esperimenti rilevanti sul fototropismo. Ha ipotizzato che una sostanza prodotta nella punta inducesse la curvatura della pianta. Usando le piante di prova, Darwin ha sperimentato coprendo le punte di alcune piante e lasciando scoperte altre. Le piante con punte coperte non si piegavano verso la luce. Quando copriva una parte inferiore degli steli delle piante ma lasciava le punte esposte alla luce, quelle piante si spostavano verso la luce.

Darwin non sapeva quale fosse la "sostanza" prodotta nella punta o come facesse piegare lo stelo della pianta. Tuttavia, nel 1926 Nikolai Cholodny e Frits Went scoprirono che quando alti livelli di questa sostanza si spostavano sul lato ombreggiato di un gambo di una pianta, quel gambo si piegava e si curva in modo che la punta si spostasse verso la luce. L'esatta composizione chimica della sostanza, risultata essere il primo ormone vegetale identificato, non è stata chiarita fino a quando Kenneth Thimann (1904-1977) ha isolato e identificato come acido indole-3-acetico o auxina.

Come funziona il fototropismo?

L'attuale pensiero sul meccanismo alla base del fototropismo è il seguente.

La luce, a una lunghezza d'onda di circa 450 nanometri (luce blu / viola), illumina una pianta. Una proteina chiamata fotorecettore cattura la luce, reagisce ad essa e innesca una risposta. Il gruppo di proteine ​​fotorecettrici a luce blu responsabili del fototrofismo sono chiamate fototropine. Non è chiaro esattamente come le fototropine segnalino il movimento dell'auxina, ma è noto che l'auxina si sposta sul lato più scuro e ombreggiato dello stelo in risposta all'esposizione alla luce. L'auxina stimola il rilascio di ioni idrogeno nelle cellule nella parte ombreggiata dello stelo, causando una diminuzione del pH delle cellule. La diminuzione del pH attiva gli enzimi (chiamati expansine), che causano il rigonfiamento delle cellule e portano lo stelo a piegarsi verso la luce.

Fatti divertenti sul fototropismo

• Se hai una pianta che sperimenta il fototropismo in una finestra, prova a girare la pianta nella direzione opposta, in modo che la pianta si pieghi lontano dalla luce. Ci vogliono solo circa otto ore per far tornare la pianta verso la luce.
• Alcune piante crescono lontano dalla luce, un fenomeno chiamato fototropismo negativo. (In realtà, le radici delle piante sperimentano questo; le radici certamente non crescono verso la luce. Un'altra parola per ciò che stanno vivendo è gravitropismo --- piegarsi verso una spinta gravitazionale.)
• La fotonastia potrebbe sembrare una foto di qualcosa di schifoso, ma non lo è. È simile al fototropismo in quanto comporta il movimento di una pianta a causa dello stimolo luminoso, ma nella fotonastia il movimento non è verso lo stimolo luminoso, ma in una direzione predeterminata. Il movimento è determinato dalla pianta stessa, non dalla luce. Un esempio di fotonastia è l'apertura e la chiusura di foglie o fiori, dovuta alla presenza o all'assenza di luce.