Mengapa tumbuhan bergerak? Para ilmuwan memecahkan misteri kuno yang membingungkan Charles Darwin

Sebuah penelitian mengungkapkan bahwa gerakan bunga matahari yang tidak menentu membantunya menemukan lokasi sinar matahari, memberikan wawasan tentang perilaku tanaman dan potensi manfaat pertanian.

Dalam sebuah studi baru, fisikawan dari Amerika Serikat dan Israel mungkin telah berhasil memberikan penjelasan atas perilaku aneh pertumbuhan tanaman, sebuah misteri yang membingungkan Charles Darwin sendiri selama dekade terakhir hidupnya.

Bagi banyak orang, tanaman mungkin tampak statis dan bahkan agak membosankan. Tapi benda hijau sebenarnya banyak bergerak. Jika Anda menonton video selang waktu tentang bibit bunga matahari yang bertunas dari tanah, misalnya, ia tidak tumbuh tegak. Sebaliknya, saat bunga matahari tumbuh, mahkotanya berputar-putar, berputar-putar, dan umumnya menggeliat — meskipun sangat lambat.

Kini, para peneliti yang dipimpin oleh Orit Peleg dari Universitas Colorado Boulder dan Yasmin Meroz dari Universitas Tel Aviv telah menemukan peran dari gerakan-gerakan kacau ini, yang juga dikenal sebagai “putaran”. Dalam eksperimen rumah kaca dan simulasi komputer, kelompok tersebut menunjukkan bahwa bunga matahari mendapat manfaat dari rotasi untuk mencari bercak sinar matahari di lingkungan sekitarnya.

“Banyak orang tidak terlalu memperhitungkan pergerakan tumbuhan, karena kita sebagai manusia biasanya melihat tumbuhan dengan frame rate yang salah,” kata Peleg, salah satu penulis penelitian dan profesor di Institut dan Departemen BioFrontiers. Ilmu Komputer.

Tim mempublikasikan hasilnya pada 15 Agustus di jurnal Tinjauan Fisik X.

Temuan-temuan ini suatu hari nanti mungkin dapat membantu para petani menemukan strategi baru untuk menanam berbagai jenis tanaman dengan cara yang lebih efisien.

“Tim kami melakukan banyak pekerjaan pada interaksi sosial dalam kawanan serangga dan kelompok hewan lainnya,” kata Chantal Nguyen, penulis utama dan peneliti pascadoktoral di BioFrontiers.

“Tetapi penelitian ini sangat menarik karena kita melihat dinamika serupa pada tumbuhan. Mereka berakar di dalam tanah.”

pilihan Darwin

Tumbuhan biasanya tidak bergerak seperti binatang, tambah Nguyen, melainkan bergerak dengan tumbuh ke arah yang berbeda seiring berjalannya waktu. Fenomena ini membuat Darwin terpesona lama setelah ia kembali dari pelayarannya dengan kapal perang Beagle. Menurut catatan sejarah.

Pada tahun 1860-an, Darwin, yang saat itu menderita serangkaian penyakit yang membatasi mobilitasnya, menghabiskan waktu berhari-hari mengamati tanaman di rumahnya. Ia menanam benih mentimun dan tanaman lainnya. MenggolongkanMereka kemudian melacak pergerakan mahkota mereka dari hari ke hari – dan peta yang dihasilkan tampak acak dan gila.

“Saya mendapatkan banyak kesenangan dari rambut ikal saya – ini adalah jenis gangguan yang cocok untuk saya.” Dia menulis kepada seorang teman pada tahun 1863.

Entah Darwin merasa geli atau tidak, dia tidak dapat menjelaskan mengapa sebagian rambutnya dipelintir.

Ini adalah misteri yang juga membingungkan Meroz, seorang fisikawan yang terlatih. Salah satu penelitian yang dilakukan pada tahun 2017 Penelitian ini mengarahkannya ke arah yang benar. Dalam penelitian ini, para ilmuwan yang dipimpin oleh Universitas Buenos Aires menanam deretan bunga matahari dalam kondisi sempit. Mereka menemukan bahwa tanaman secara alami dan konsisten menyusun dirinya dalam pola zigzag, hampir seperti gigi ritsleting. Pengaturan ini kemungkinan besar akan membantu tanaman memaksimalkan akses mereka terhadap sinar matahari secara berkelompok.

Miroz bertanya-tanya apakah getaran tanaman bisa menjadi mesin yang mendorong pola pertumbuhan tanaman seperti itu.

“Bagi tanaman merambat, yang terpenting adalah mencari dukungan untuk berpegang teguh,” kata Miroz, seorang profesor ilmu tanaman dan ketahanan pangan. “Tetapi bagi tanaman lain, tidak jelas mengapa hal ini layak dilakukan.”

Inilah matahari

Untuk mengetahuinya, dia dan rekan-rekannya menanam bunga matahari berumur lima minggu secara berjajar. Kemudian, seperti Darwin sebelumnya, mereka memetakan bagaimana tumbuhan berpindah sepanjang minggu.

Selanjutnya, Nguyen dan Bligh mengembangkan program komputer untuk menganalisis pola pertumbuhan bunga matahari. Para peneliti juga dapat menggunakan simulasi komputer untuk melihat apa yang akan terjadi jika bunga matahari bergerak lebih atau kurang – dengan kata lain, jika bunga matahari bergerak secara acak atau dalam pola yang lambat dan stabil.

Kelompok tersebut menemukan bahwa jika tanaman digital tidak bergerak sama sekali, mereka akan bersandar satu sama lain dalam satu garis lurus. Sebaliknya, jika banyak bergerak, pertumbuhannya akan terjadi secara acak. Namun jika mereka bergerak dengan tingkat keacakan yang tepat, bunga matahari akan membentuk bentuk zigzag yang khas, yang pada tanaman sejati memberikan banyak akses terhadap sinar matahari. Tanaman tampak berputar untuk mencari sumber cahaya terbaik, dan kemudian tumbuh ke arah tersebut, jelas Nguyen.

“Ketika Anda menambahkan sedikit kebisingan ke dalam sistem, hal ini memungkinkan tanaman untuk menjelajahi lingkungan sekitarnya dan menyesuaikan diri dengan konfigurasi yang memungkinkan setiap tanaman menemukan paparan cahaya maksimum. Hal ini mengarah pada pola zigzag indah yang kita lihat,” katanya. .

Dalam percobaan di masa depan, para peneliti akan menguji bagaimana bunga matahari tumbuh dalam pengaturan yang lebih kompleks. Sementara itu, Miroz senang melihat tanaman mendapat apresiasi atas kemampuannya bergerak dan memberi pengaruh.

“Jika kita semua hidup pada skala waktu yang sama dengan tumbuhan, Anda bisa berjalan di jalan dan melihat mereka bergerak,” katanya. “Kita semua mungkin memiliki tanaman sebagai hewan peliharaan.”

Referensi: “Lingkaran bising memfasilitasi penghindaran bayangan pada bunga matahari” oleh Chantal Nguyen, Imre Dromi, Ahron Kempinski, Gabriela E. C. Gal, Orit Peleg, dan Yasmin Meroz, 15 Agustus 2024, Tinjauan fisik.
DOI: 10.1103/PhysRevX.14.031027