آفتابگردان‌ها چگونه به سمت ضعیف‌ترین منبع نور خم می‌شوند؟

آفتابگردان‌ها در دنیای گیاه‌شناسی به دلیل توانایی خیره‌کننده در دنبال کردن مسیر خورشید شناخته می‌شوند؛ اما پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که فرآیند تصمیم‌گیری این گیاه برای جهت رشد، بسیار پیچیده‌تر از یک واکنش ساده به شدت نور است.

پژوهش بر روی واکنش آفتابگردان‌ها به منابع نور متعدد

دانشمندان در یک آزمایش دقیق، نهال‌های یک‌هفته‌ای آفتابگردان را در معرض سه منبع نور مصنوعی قرار دادند تا رفتار آن‌ها را در شرایط پیچیده بررسی کنند. نتایج منتشر شده در ژورنال PNAS نشان می‌دهد که این گیاهان لزوماً به سمت روشن‌ترین نقطه حرکت نمی‌کنند.

در آزمایش‌های اولیه، وقتی گیاهان در معرض دو منبع نور قرار داشتند، به سمت منبع پرنورتر متمایل می‌شدند. اما در مرحله حساس آزمایش، زمانی که دو چراغ با شدت یکسان در دو جهت مخالف قرار گرفتند و یک چراغ سوم با شدت بسیار کمتر (کمتر از نصف) در زاویه ۹۰ درجه اضافه شد، رفتار گیاهان تغییر کرد.

«در این حالت، نور دو منبع قوی‌تر اثر یکدیگر را خنثی کرده و گیاهان به سمت ضعیف‌ترین منبع نور یعنی چراغ سوم خم شدند.»

سازوکار زیستی و نقش پروتئین‌های فوتوتروپین

این توانایی پردازش اطلاعات در گیاهانی که فاقد سیستم عصبی و مغز هستند، از طریق پروتئین‌های ویژه‌ای به نام فوتوتروپین انجام می‌شود. این پروتئین‌ها که در لایه‌های بیرونی ساقه قرار دارند، با دریافت سیگنال‌های نوری، باعث تغییر در نرخ رشد سلول‌ها و در نتیجه خم شدن ساقه می‌شوند.

فرضیه خطای دید در سیستم تشخیص گیاهی

محققان بر اساس مدل‌های ریاضی، احتمال می‌دهند که سیستم تشخیص نور در آفتابگردان‌ها در شرایط خاص، دچار نوعی «خطای دید» شود. این به معنای آن است که جهت رشد گیاه ممکن است همیشه با توزیع واقعی نور در محیط مطابقت نداشته باشد و انحرافی حداکثر ۶ درجه‌ای رخ دهد.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که گیاهان تنها شدت نور را جمع نمی‌زنند، بلکه پیام‌های نوری دریافتی را از بخش‌های مختلف ساقه با هم ترکیب و تحلیل می‌کنند تا بهترین جهت رشد را انتخاب نمایند.

در نهایت، این مطالعه ثابت می‌کند که تنظیم جهت رشد در گیاهانی مانند آفتابگردان، حاصل یک فرآیند پیچیده از ترکیب اطلاعات محیطی است که بدون نیاز به دستگاه عصبی، تنها از طریق سازوکارهای بیوشیمیایی در ساقه مدیریت می‌شود.