Tại sao hoa hướng dương quay theo hướng mặt trời?

Vào ban đêm, khi không có mặt trời, hoa hướng dương lại hướng về phía đông, để chờ đợi sự quay trở lại của mặt trời. Chúng làm điều này cho đến khi già cỗi và ngừng chuyển động. Lúc đó những bông hoa già luôn hướng về phía đông và chờ đợi sự viếng thăm của các loài côn trùng để thụ phấn cho hoa và tạo ra những bông hoa hướng dương mới. Những bông hoa này lại tiếp tục hướng theo mặt trời.

Đó không phải là yêu, mà là heliotropism, và hoa hướng dương không phải là loại hoa duy nhất hướng theo mặt trời. Tuy nhiên cho đến nay, cơ chế hoạt động của hoa hướng dương vẫn còn là một bí ẩn.

Trong một nghiên cứu được công bố trên Science, các nhà nghiên cứu tiết lộ rằng, đồng hồ sinh học và khả năng phát hiện ánh sáng của hoa hướng dương cùng hoạt động, kích hoạt các gen liên quan đến sự phát triển tại đúng thời điểm cho phép thân cây uốn theo hình cung của mặt trời. Nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, khi phát triển đầy đủ, trong một số trường hợp cao bằng người, các cây luôn hướng về phía đông cho một khởi đầu mới, để được sưởi ấm từ mặt trời nhằm thu hút các côn trùng thụ phấn.

Stacey Harmer và Hagop Atamian, nhà sinh học thực vật tại Đại học California, cùng với Davis và các đồng nghiệp của họ đã nghiên cứu hoa hướng dương trên các cánh đồng, trong chậu và trong các phòng tăng trưởng. Đầu tiên, để tìm hiểu về lợi thế của việc chiếu sáng mặt trời này, họ đã ngăn hoa hướng dương được trồng trong chậu ngoài trời khỏi ánh sáng mặt trời. Kết quả là, các cây phát triển chậm hơn so với những cây có ánh mặt trời chiếu vào. Việc đuổi theo mặt trời đã thúc đẩy quá trình tăng trưởng của cây. Nhưng điều gì đã gây ra như vậy?

Thực tế là hoa hướng dương chuyển hướng lại quay về phía đông vào ban đêm, chưa có nguyên nhân cụ thể, có thể do hoạt động của đồng hồ sinh học. Các nhà nghiên cứu đặt cây hướng dương trong phòng có đèn chiếu giống như đường đi của ánh mặt trời trong các chu trình sáng và tối khác nhau. Các cây hoạt động như mong đợi trong chu kỳ 24 giờ. Nhưng trong chu kỳ 30 giờ, chúng đã bị lẫn lộn. Và khi các cây đã hoạt động theo chu kỳ 24 giờ ngoài trời và được đặt trong nhà dưới ánh sáng cố định, chúng vẫn tiếp tục uốn từ đông sang tây trong một vài ngày theo chu kỳ của mặt trời. Điều này có nghĩa rằng nhịp sinh học 24 giờ đã định hướng cho sự chuyển động của hoa hướng dương.

Nhưng nếu không các cơ chúng sẽ di chuyển như thế nào? Câu trả lời là ở thân của chúng. Giống như những loại cây khác, thân của hướng dương non phát triển nhanh hơn vào ban đêm ở mặt phía tây cho phép đầu của chúng ngả về phía đông. Ban ngày, mặt phía đông của thân phát triển và chúng ngả về phía tây theo hướng mặt trời. Tiến sĩ Atamian đã thu thập các mẫu về các cạnh đối diện của thân từ hoa hướng dương một cách định kỳ, và tìm thấy những gen khác nhau, liên quan đến việc phát hiện ánh sáng và quá trình tăng trưởng, hoạt động của các mặt đối diện của thân cây.

Bây giờ các nhà nghiên cứu cần biết tại sao hoa hướng dương trưởng thành quay mặt sang phía đông khi chúng hoàn thành xong quá trình tăng trưởng. Họ đã phát hiện ra rằng, những bông qua trong chậu quay mặt hướng Đông được sưởi ấm và thu hút nhiều côn trùng thụ phấn hơn, ngược với những bông hoa bị buộc phải quay mặt phía tây vào lúc bình minh. Việc sưởi ấm những bông hoa quay mặt hướng tây cũng thu hút nhiều loài thụ phấn hơn. Các nhà nghiên cứu cho rằng, thực vật thường phát triển theo hướng đông khi còn non, và tiếp tục khi trưởng thành bởi vì hướng đó được sưởi ấm vào buổi sáng, khi đó các con bọ hoạt động tích cực hơn mang lợi thế phát triển cho cây.

"Nếu bạn đã từng đi qua miền Nam nước Pháp vào đúng thời điểm trong năm, có những cánh đồng hoa hướng dương bao la rộng lớn, tất cả chúng đều quay hướng đông. Winslow Briggs, một nhà sinh học thực vật đã phát hiện ra phototropins, là những tế bào nhận kịch thích ánh sáng thực vật chịu trách nhiệm về khả năng thích ứng với ánh nắng mặt trời. Ông cho biết, nghiên cứu đã chứng minh hoa hướng dương làm điều đó như thế nào. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều ẩn số: Ví dụ, hoa hướng dương non đan xen với nhau như thế nào, tín hiệu ánh sáng, đồng hồ sinh học và tốc độ phát triển định hướng lại những bông hoa trong mỗi đêm ra sao?

Minh Trang (tổng hợp)