Wat is fototropisme?

Je plaatste je favoriete plant op een zonnige vensterbank. Al snel merk je dat de plant naar het raam buigt in plaats van recht omhoog te groeien. Wat doet deze plant in hemelsnaam en waarom doet hij dit?

Het fenomeen waar je getuige van bent heet fototropisme. Voor een hint over wat dit woord betekent, merk op dat het voorvoegsel "foto" "licht" betekent, en het achtervoegsel "tropisme" betekent "draaien". Fototropisme is dus wanneer planten draaien of buigen naar licht.

Planten hebben licht nodig om de productie van energie te stimuleren; dit proces wordt genoemd fotosynthese. Het licht dat door de zon of andere bronnen wordt gegenereerd, is samen met water en kooldioxide nodig om suikers te produceren die de plant als energie kan gebruiken. Zuurstof wordt ook geproduceerd, en veel levensvormen hebben dit nodig voor ademhaling.

Fototropisme is waarschijnlijk een overlevingsmechanisme dat door planten wordt aangenomen, zodat ze zoveel mogelijk licht kunnen krijgen. Wanneer planten bladeren openen in de richting van licht, kan er meer fotosynthese plaatsvinden, waardoor er meer energie kan worden gegenereerd.

Vroege meningen over de oorzaak van fototropisme varieerden tussen wetenschappers. Theophrastus (371 v.Chr. - 287 v.Chr.) Geloofde dat fototropisme werd veroorzaakt door het verwijderen van vloeistof uit de verlichte kant van de stengel van de plant, en Francis Bacon (1561-1626) postuleerde later dat fototropisme te wijten was aan verwelken. Robert Sharrock (1630-1684) geloofde dat planten gebogen waren als reactie op 'frisse lucht', en John Ray (1628-1705) dacht dat planten naar de koelere temperaturen dichter bij het raam leunden.

Het was aan Charles Darwin (1809-1882) om de eerste relevante experimenten met fototropisme uit te voeren. Hij veronderstelde dat een stof geproduceerd in de punt de kromming van de plant veroorzaakte. Met behulp van testplanten experimenteerde Darwin door de toppen van sommige planten te bedekken en andere onbedekt te laten. De planten met bedekte uiteinden bogen niet naar het licht. Toen hij een lager deel van de plantenstelen bedekte, maar de toppen aan het licht liet staan, bewogen die planten naar het licht.

Darwin wist niet wat de "substantie" was die in de punt werd geproduceerd of hoe deze de plantsteel deed buigen. Echter, Nikolai Cholodny en Frits gingen ontdekte in 1926 dat wanneer hoge niveaus van deze stof naar de schaduwzijde van een plantenstam bewogen, die stengel zou buigen en buigen zodat de punt naar het licht zou bewegen. De exacte chemische samenstelling van de stof, het eerste geïdentificeerde plantenhormoon, werd pas opgehelderd Kenneth Thimann (1904-1977) isoleerde en identificeerde het als indool-3-azijnzuur of auxine.

De huidige gedachte over het mechanisme achter fototropisme is als volgt.

Licht verlicht een plant met een golflengte van ongeveer 450 nanometer (blauw / violet licht). Een eiwit dat fotoreceptor wordt genoemd, vangt het licht op, reageert erop en veroorzaakt een reactie. De groep blauw-licht fotoreceptoreiwitten die verantwoordelijk is voor fototrofisme wordt genoemd fototropines. Het is niet duidelijk hoe fototropines de beweging van auxine signaleren, maar het is bekend dat auxine naar de donkere, gearceerde zijde van de stengel beweegt als reactie op de blootstelling aan licht. Auxine stimuleert de afgifte van waterstofionen in de cellen aan de schaduwzijde van de stengel, waardoor de pH van de cellen daalt. De verlaging van de pH activeert enzymen (expansins genaamd), die ervoor zorgen dat de cellen opzwellen en de stengel naar het licht buigen.

• Als je een plant hebt die fototropisme ervaart in een raam, probeer dan de plant in de tegenovergestelde richting te draaien, zodat de plant van het licht af buigt. Het duurt slechts ongeveer acht uur voordat de plant terugkeert naar het licht.
• Sommige planten groeien weg van licht, een fenomeen dat negatief fototropisme wordt genoemd. (Eigenlijk ervaren plantenwortels dit; wortels groeien zeker niet in de richting van licht. Een ander woord voor wat ze ervaren, is de zwaartekracht die neigt naar een zwaartekracht.)
• Photonasty klinkt misschien als een foto van iets vies, maar dat is het niet. Het lijkt op fototropisme omdat het de beweging van een plant als gevolg van lichtstimulatie betreft, maar bij fotonastie is de beweging niet in de richting van de lichtstimulus, maar in een vooraf bepaalde richting. De beweging wordt bepaald door de plant zelf, niet door het licht. Een voorbeeld van fotonastie is het openen en sluiten van bladeren of bloemen door de aan- of afwezigheid van licht.