Hoa hướng dương hướng theo mặt trời bằng cách nào?

Giáo sư Stacey Harmer không phải là một chuyên gia về hoa hướng dương. Trên thực tế, cô lại không thích loài hoa này vì nó có kích thước to và khá khó khăn khi thực hiện thí nghiệm. Khi tiến hành các nghiên cứu, Stacey luôn cố gắng thay thế hoa hướng dương bằng các loại cây khác, điển hình như một lọ hoa mù tạt có tên gọi là Arabidopsis thaliana. Tuy nhiên, không có một loại cây nào có thể thay thế được tính chất đặc thù của hoa hướng dương, đó chính là khả năng hướng về ánh sáng mặt trời.

Hoa hướng dương luôn xoay đầu từ phía đông sang tây để đuổi theo hướng có mặt trời. Và sau đó, trong bóng đêm, chúng lại chậm chạp quay ngược đầu về hướng đông, nơi có mặt trời mọc lên vào lúc bình minh. Hiện tượng tự nhiên này tuy rất thường thấy nhưng vẫn chưa có một lời giải đáp triệt để. "Loại cây này dường như biết được khi nào và nơi nào sẽ có mặt trời mọc lên”, giáo sư Stacey cho biết.

Khi đứng trước cánh đồng hoa hướng dương, chúng ta đều thấy được rằng tất cả những cây hoa đều hướng về mặt trời theo cùng một nhịp độ như nhau. Một số nghiên cứu cho thấy những cây trưởng thành sẽ ít hướng về mặt trời hơn hẳn so với những cây non. Sự cử động của những cây hoa hướng dương có được là do những tế bào của một bên thân của chúng phát triển với tốc độ nhanh hơn so với bên còn lại.

Hoa hướng dương luôn hướng về ánh mặt trời nhằm đạt đến tốc độ sinh trưởng cao nhất. Nguồn ảnh: theatlantic

Nhưng vì sao điều này lại diễn ra? Những gen nào chịu trách nhiệm cho việc điều khiển sự cử động của loài thực vật này? Liệu chúng có chịu tác động bởi mặt trời hay những yếu tố khác khiến cho chúng có thể hướng về mặt trời một cách chính xác như vậy? Và cuối cùng, là vì sao chúng phải hướng về ánh sáng mặt trời?

Nhóm nghiên cứu của Stacey đã cho những cây hướng dương vào phòng tối và nhận thấy rằng cho dù không có ánh sáng mặt trời thì chúng vẫn chuyển động đều đặn. Điều này chứng tỏ rằng đã có một cơ chế thời gian thực điều khiển hoạt động này chứ không phải chỉ riêng ánh sáng mặt trời. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, vào ban ngày, những tế bào ở mặt phía đông của cây sẽ phát triển với một tốc độ rất nhanh so với các tế bào ở mặt phía tây. Chính điều này là nguyên nhân gây ra sự chuyển động của hoa hướng dương. Vào ban đêm, sự phát triển của tế bào diễn ra ở hướng ngược lại, tức tập trung ở các tế bào phía tây.

Điều đáng chú ý là ở các cây hoa hướng dương không có phía đông và phía tây cố định. Nếu bạn xoay thân cây, chúng sẽ có một phía đông mới và một phía tây mới. Những nghiên cứu từ trước cho thấy sự tăng trưởng của thực vật chỉ xảy ra vào những thời điểm nhất định trong ngày dưới sự kiểm soát của đồng hồ sinh học. Một lời giải thích cho sự tăng trưởng so le của hoa hướng dương có thể là do đồng hồ sinh học của hoa đã được thiết lập để tạo thành những thời điểm sinh trưởng khác nhau ở hai bên thân.

Thêm vào đó, hoa hướng dương có một loại gen kiểm soát hormon tăng trưởng ở từng thời kì phát triển khác nhau. Nhóm nghiên cứu đang xem xét mối liên kết giữa hormon này và đồng hồ sinh học trong thân cây hoa hướng dương.

Tại sao hoa hướng dương phải thực hiện cơ chế hướng ánh mặt trời phức tạp như vậy? Để tìm câu trả lời, các nhà khoa học đã cố định cây hoa hướng dương lại nhằm ngăn cản sự cử động của chúng. Kết quả cho thấy, những cây hoa hướng dương không thể hướng sáng bị suy giảm 10% số lượng lá cũng như diện tích lá. Tốc độ phát triển cũng bị suy giảm đáng kể. Nghiên cứu cũng cho thấy sự hướng sáng của hướng dương giúp cho hoa thu hút nhiều ong bướm hơn hẳn.