Che cos'è il fototropismo?

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. Che cosa sta facendo questa pianta al mondo e perché lo sta facendo?

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.

Le piante hanno bisogno di luce per stimolare la produzione di energia; questo processo è chiamato 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. Ossigeno viene anche prodotto 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, che consente di generare più energia.

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) in seguito postulò che il fototropismo era dovuto a avvizzimento. 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 più vicine alla finestra.

Dipendeva da Charles Darwin (1809-1882) per condurre i primi esperimenti rilevanti riguardanti il ​​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 coprì una parte inferiore degli steli delle piante ma lasciò le punte esposte alla luce, quelle piante si spostarono verso la luce.

Darwin non sapeva quale fosse la "sostanza" prodotta nella punta o come facesse piegare lo stelo della pianta. Però, Nikolai Cholodny e Frits sono andati trovato nel 1926 che quando alti livelli di questa sostanza si spostavano sul lato ombreggiato di un gambo di una pianta, quel gambo si piegava e curvava 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) lo isolò e lo identificò come acido indole-3-acetico o auxina.

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. Viene chiamato il gruppo di proteine ​​fotorecettrici a luce blu responsabili del fototrofismo phototropins. Non è chiaro esattamente come le fototropine segnalino il movimento di 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.

• Se hai una pianta che sperimenta 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 che il gravitropismo si piega verso una spinta gravitazionale.)
• La fotonastia potrebbe sembrare un'immagine 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.