Come gira il girasole secondo il Sole?

Mi chiedono di precisare il discorso sul girasole come esempio di ritmi circadiano, menzionato nel post sulla giornata in laboratorio, specificando che in realtà non è vero che il girasole segua il Sole e si tratta di un equivoco.

Chiariamo il discorso.

Innanzitutto, il girasole sembra crescere in direzione del Sole per via di una particolare tipologia di molecole, dette auxine, le quali svolgono diverse funzioni all’interno dei vegetali. Il loro nome viene dal greco auxein che significa “aumentare” ed effettivamente sono molto importanti nella crescita.
Sono ormoni, cioè molecole che “portano un messaggio” da una cellula ad un’altra con la loro stessa presenza, magari in concerto con altre. La cellula così può dare una risposta, che può essere di tipo chimico, a seconda della quantità e della qualità degli ormoni di cui recepisce la presenza, per esempio producendo un’altra molecola o smettendo di svolgere determinate funzioni finché l’ormone è presente.

Le auxine all’interno della pianta sono un po’ dei capomastri che dirigono le operazioni di costruzione in un cantiere, ma si occupano anche di dirigere la gestione e la manutenzione del palazzo. Esse, assieme anche a molti altri composti come le gibberelline o le citochinine, stimolano le cellule vegetali a dividersi e le radici a crescere, oppure inducono le cellule ad accumulare acqua, gonfiandosi.
In quest’ultimo caso, una parte del girasole, detta pulvino, si gonfia.
Le auxine “entrano nel cantiere” fin da subito, cioè da quando il germoglio sta ancora uscendo dal suolo, e cominciano a sollecitare alcuni tecnici a compiere determinati lavori. Ma questi capomastri sembra come se tendessero a rifuggire dalla luce solare e a “migrare” nella zona in ombra della pianta, rendendo asimmetrico il loro operato.

Si è dimostrato in esperimenti che distribuendo l’auxina in maniera uniforme in tutto il girasole, esso cresceva solamente in altezza, mentre mettendo in ombra parti del germoglio o modificando la distribuzione di auxina si sono notati cambiamenti nella direzione di crescita.  Questo comportamento è un esempio di fototropismo o eliotropismo.
La luce così sembra possedere la proprietà di regolare l’ingresso di acqua e soluti nelle cellule, influenzando il modo con cui i tessuti crescono tramite l’azione dell’auxina.

File:Phototropism Diagram.svg

Non è ancora ben chiaro come questa migrazione avvenga e anzi, sebbene è ampiamente confermata da tempo l’influenza delle auxine sul vigore cellulare, non esistono prove del fatto che la luce stessa causi direttamente una distribuzione ineguale di auxine. Si sospetta però che possano averci a che fare composti intermedi, alcuni dei quali dotati di effetto inibitorio sull’auxina, e quindi la risposta alla luce sia una conseguenza “secondaria”. Un esempio promettente è data dall’epixantina, che in alcune ricerche sembra confermare questa teoria.

Comunque sia, nella fase giovanile ciò porta la pianta a “ruotare” da est a ovest, secondo il percorso apparente del Sole, perché nella parte esposta alla luce gli effetti delle auxine sono disattivati e le cellule si riempiono di meno d’acqua, mentre in quella in ombra c’è maggiore turgore. Di notte, tutto si riequilibra e il fiore torna a volgere ad est, verso l’alba.

In realtà la diversa concentrazione di auxina nelle parti della pianta è il risultato di un adattamento evolutivo che ha reso automatico questo meccanismo, tanto che prosegue anche nelle giornate nuvolose o in esemplari cresciuti in laboratorio, e se travasati e ruotati di 180° i girasoli per alcuni giorni si muoveranno in senso opposto al Sole finché non si “risincronizzeranno”, come altri esperimenti hanno confermato. Per questo si tratta di un ritmo circadiano.

il movimento non è perpetuo e ad un certo punto si fermerà. Esso tende a cessare quando la pianta matura completamente, perché lo stelo si irrigidisce, ed il fiore finirà per fissarsi rivolto ad est:

Per questo è anche un “equivoco” che il girasole ruoti seguendo il Sole, perché da adulto, dopo la fioritura, tale movimento non sussiste più. Ma rimane vero che cresce seguendolo.

Ne approfitto anche per segnalare la nascita dell’associazione di divulgazione scientifica Minerva, che dovrebbe fare da piccolo e piacevole ente predisposto a dispensare scienza in pillole, dal linguaggio il più familiare possibile e cercando di attrarre il grande pubblico con spigolature e curiosità scientifiche. Una nota sul comportamento dei girasoli come questa può rientrare fra le “pillole” dell’associazione, quindi spero che vi sia piaciuta almeno come scrittura.

Per quanto riguarda l’altro discorso accennato, quello della fioritura notturna, essa invece è data dall’azione di alcune proteine dette fotorecettori, che possono stimolare alcune reazioni a seconda che vengano colpite o non colpite (e anche se per breve o lungo periodo) dalla luce solare. Nelle piante, in particolare, per il cosiddetto fotoperiodo influisce la durata della notte. Ma si tratta di un altro discorso e probabilmente lo affronteremo in una seconda occasione.

Alla prossima.

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