Pot plantele să vadă? ”Pentru ele, lumina este și informație, nu doar energie”

A spune că plantele „văd” sună ca o exprimare poetică. Evident, plantele nu au retină, nici ochi, nici creier și, prin urmare, nu au acel tip de vedere pe care îl atribuim altor organisme.

Dacă ne gândim la o definiție largă a termenului de vedere, aceea care spune că este capacitatea prin care un organism captează lumina din mediul înconjurător, o transformă în semnale biologice și o interpretează pentru a reprezenta în mod util lumea din jur, am putea ajunge să ne convingem că plantele „văd”.

Ca organisme fotosintetice, plantele sunt capabile să absoarbă și să utilizeze lumina cu o sofisticare și o eficiență extraordinare, a scris The Conversation.

”Plantele sunt adesea percepute ca organisme pasive, înrădăcinate într-un singur loc și în mare măsură incapabile să reacționeze la lumea din jur.

Însă un nou domeniu de cercetare pune sub semnul întrebării aceste presupuneri și demonstrează că plantele sunt la fel de sofisticate ca animalele în ceea ce privește detectarea semnalelor din mediu și adaptarea la acestea.

Plantele pot percepe lumina prin intermediul unor proteine specializate, detecta vibrațiile sonore și răspunde la atingere prin canale mecanosensibile, recunoaște semnalele chimice eliberate de plantele din vecinătate și chiar păstra amintiri ale experiențelor trecute prin modificări ale ADN-ului lor”, a mai scris The Conversation.

Fotoceptorii sunt cheia

”Pentru plante, au descoperit cercetătorii, lumina nu este doar energia care alimentează fotosinteza, ci și informație”, adaugă sursa citată.

Lumina este un semnal ambiental de prim rang privind alternanța zi-noapte, privind faptul dacă sunt înconjurate de concurenți, când trebuie să germineze, să-și deschidă stomele sau în ce moment este indicat să înflorească, printre altele.

Cheia acestei percepții se află în fotoreceptori, biomolecule care funcționează ca senzori capabili să absoarbă lumina și să transforme acea informație fizică în răspunsuri biologice.

Perceperea luminii în roșu, albastru, violet

În prezent, se știe că plantele dispun de fotoreceptori specializați în interpretarea informației luminoase asociate cu intervale discrete de radiație electromagnetică.

Acest lucru implică faptul că sunt capabile să interpreteze calitatea spectrală a luminii, adică „percep culorile”.

De exemplu, fitocromii sunt specializați în perceperea luminii în regiunea roșului – lungimi de undă ale luminii între 600 și 700 nm – și a roșului îndepărtat – între 700 și 800 nm, chiar în afara domeniului luminii vizibile pentru oameni.

În schimb, criptocromii, fototropinele și receptorii UV-B sunt sensibili la lumina albastră și ultravioletă. Fotoreceptorii din plante nu se găsesc în structuri organizate, ci în tipuri celulare foarte diverse, care pot fi întâlnite în toate organele.

Fitochromii: comutatoare care ”informează” planta

Fitochromii, o familie extinsă de fotoreceptori, se numără printre cei mai bine caracterizați. Este vorba de proteine legate de un fel de „antenă” (cromofor) capabilă să absoarbă fotoni în zona roșului și a roșului îndepărtat (aproximativ între 600 și 800 nm). Lumina modulează activitatea fotoreceptorului, inducând modificări în plierea proteinei.

Se știe că fitocromii există în două forme interconvertibile: Pr, care absoarbe lumina roșie, și Pfr, care absoarbe lumina roșie îndepărtată. Lumina roșie transformă Pr în Pfr, forma activă; lumina roșie îndepărtată favorizează procesul invers.

Când fitocromul se află în forma sa activă sau Pfr, se poate deplasa din citoplasmă în nucleul celular. Odată ajuns acolo, acesta activează sau reprimă expresia unei rețele complexe de gene care controlează programele de dezvoltare.

În acest fel, acționează ca un comutator reversibil care informează planta cu privire la calitatea spectrală a luminii din jur.

Acest mecanism de acțiune ilustrează foarte bine funcționarea generală a tuturor fotoreceptorilor cunoscuți la plante.

Cum își detectează plantele vecinele?

Unul dintre aspectele cele mai fascinante este că plantele își pot detecta vecinele în funcție de gradul de umbrire, folosind fitocromii ca senzori.

Ele reușesc acest lucru măsurând raportul dintre lumina roșie și lumina roșie îndepărtată. Lumina solară directă conține ambele, dar frunzele absorb multă lumină roșie pentru fotosinteză și lasă să treacă sau reflectă mai multă lumină roșie îndepărtată.

Astfel, când o plantă percepe o scădere a raportului roșu/roșu îndepărtat, interpretează că există alte plante în apropiere. Această citire a mediului activează așa-numitul sindrom de evitare a umbrei.

Nu „gândește”, dar ia decizii de dezvoltare

Planta își schimbă arhitectura: își alungește tulpinile, își modifică orientarea frunzelor și reduce ramificarea.

Nu „gândește”, dar ia decizii de dezvoltare. Corpul său se reorganizează pentru a ajunge la lumină mai repede sau mai bine decât concurenții săi.

Această capacitate are implicații agricole enorme. Într-o cultură densă, de exemplu, plantele investesc prea multă energie în competiția pentru lumină în loc să producă semințe, fructe sau biomasă utilă.

De aceea, înțelegerea fotoreceptorilor ajută la selectarea unor soiuri mai tolerante la umbră, capabile să crească în densitate mare fără a activa excesiv răspunsurile de evaziune.

Lumina le marchează calendarul

În plus, lumina, prin intermediul fotoreceptorilor, reglează calendarul intern al multor specii.

Schimbarea proporției de lumină roșie/roșu îndepărtat în tranziția lumină-întuneric poate fi percepută de fitocromi, ceea ce permite plantelor să măsoare durata relativă a zilei și a nopții.

Datorită acestui fapt, unele specii înfloresc când zilele se lungesc, altele când se scurtează.

Astfel, își adaptează ciclul de viață la anotimpul cel mai favorabil.

Înflorirea, moment-cheie al ciclului de viață

Înflorirea este un moment cheie al ciclului lor de viață, iar succesul acesteia depinde, în mare măsură, de interpretarea corectă a condițiilor de mediu cele mai favorabile.

Plantele explorează mediul luminos înconjurător, compară semnale, anticipează concurența și își adaptează dezvoltarea, adaugă NG.

Sunt capabile să perceapă o lume de culori invizibile pentru experiența noastră cotidiană. Pentru ele, fiecare răsărit nu aduce doar energie: aduce o carte de instrucțiuni.