ทำไมต้นไม้จึงเอนกิ่งก้านหาแสงอาทิตย์

สวัสดีครับเพื่อนๆ เคยสงสัยกันหรือไม่ครับว่า พืชเติบโตแบบตอบสนองต่อทิศทางของแสงอย่างไร นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอคำตอบเอาไว้ตั้งแต่เมื่อร้อยกว่าปีก่อน จนถึงวันนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถยืนยันคำตอบได้แล้ว ด้วยการทดลองพิสูจน์ให้เห็นจริงเป็นครั้งแรก 

พืชมีวิธีหลายอย่างในการดึงเอาแสงอาทิตย์มาเก็บไว้ที่ใบให้ได้มากที่สุด เราสามารถรับรู้ได้จากพืชที่ตรงขอบหน้าต่าง พืชจะโตไปตามแสงอาทิตย์ที่ส่องลงมาเพื่อสร้างพลังงานจากกระบวนการสังเคราะห์แสง ล่าสุด ทีมนักวิจัยจากนานาชาติทราบถึงกลไกที่อยู่เบื้องหลังเหตุการณ์นี้แล้ว นั่นคือ ฮอร์โมนที่เรียกว่า ออกซิน (auxin)ของพืช

การเติบโตของพืชไปตามแสงเป็นกระบวนการสำคัญในช่วงเริ่มต้นวัฏจักรชีวิตของพืช พวกมันจะเติบโตแบบต้านแรงโน้มถ่วงของโลก พืชมีโปรตีนที่มีความไวต่อแสงสูง เพื่อหาเส้นทางที่สั้นที่สุดไปยังแสงอาทิตย์ แถมยังสามารถเลี้ยวไปยังบริเวณที่มีแสงส่องถึงได้อีกด้วย 

"แม้แต่พืชที่โตแล้วก็ยังเลี้ยวเบนไปหาบริเวณที่แสงเข้มที่สุด พวกมันจะปรับเซลล์ของรากไปยังบริเวณที่ไกลจากแสงที่สุด การวางตัวตามแสงนี้เราเรียกว่า โปรโตโทรปิซึม (phototropism)"

สารที่รับผิดชอบต่อการวางตัวของเซลล์นี้คือฮอร์โมนที่ชื่อว่า "ออกซิน" โดยฮอร์โมนแสงนี้ก่อตัวขึ้นในเซลล์หน่อ จากนั้นก็จะถูกส่งต่อไปยังเซลล์อื่นๆ ฮอร์โมนนี้จะผ่านเซลล์หลายเซลล์ก่อนที่จะถึงปลายทาง

โปรตีนเป็นที่รู้จักกันในชื่อ PINs จะควบคุมการไหลของออกซินโปรตีนนี้ต้องการสัญญาณจากโปรตีนไคเนส D6PK โดยเอนไซม์ไคเนสนี้จะไปเปลี่ยนโปรตีน PINs ผ่านการส่งเคลื่อนย้ายฟอสเฟตกรุ๊ป ไปทำให้โปรตีนนี้ถูกกระตุ้นและกลายเป็นตัวส่งผ่านออกซิน

การเคลื่อนไหวของพืชนี้มีผู้อธิบายไว้เป็นแรกคือชาร์ล ดาร์วิน ในปี 1880 ในผลงานที่ชื่อ "The power of movement in plants" ส่วนทฤษฎีที่ว่าฮอร์โมนออกซินมีบทบาทสำคัญในการทำให้พืชเลี้ยวเบนไปหาแหล่งกำเนิดของแสงนั้นถูกเสนอขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์นามว่า ฟริตซ์ เวนท์ ในแบบจำลองที่ชื่อว่า โชล็อดนี่-เวนท์

แม้ว่าจะมีการสังเกตการณ์หลายๆครั้งที่สนับสนุนโมเดลนี้ แต่จนถึงวันนี้ก็ยังไม่มีการพิสูจน์ว่าออกซินมีส่วนกับทฤษฎีนี้จริงๆ

ล่าสุด ทีมวิจัยของ TUM ด้วยความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยโลซานก็ได้ค้นพบคำตอบของคำถามนี้แล้ว 

นักวิจัยพบว่า เมื่อโปรตีน PINs บางตัวและไคเนสหายไป พืชจะไม่เติบโตแบบตอบสนองต่อแสง กล่าวคือ ไม่เกิดกระบวนการโปรโตโทรปิซึมนั่นเอง เมื่อการส่งผ่านฮอร์โมนออกซินบกพร่อง พืชก็จะเติบโตแต่ในทิศทางดิ่ง ต้านแรงโน้มถ่วงของโลก แต่ไม่ตอบสนองต่อแสง 

งานวิจัยชิ้นนี้นับเป็นครั้งแรกที่มีการพิสูจน์ว่า ฮอร์โมนออกซินเป็นสิ่งจำเป็นต่อกระบวนการปรับตัวเข้าหาแสงจริงๆ

และนี่ก็คืออีกหนึ่งสิ่งมหัศจรรย์ที่มอบให้กับสิ่งมีชีวิตทุกชีวิตบนโลกใบนี้  แล้วพบกันใหม่ครับ...mata 

อ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ http://vcharkarn.com/vnews/446942

เรียบเรียงโดย  พรชัย  สังเวียนวงศ์  (mata)

ขอบคุณภาพจาก

http://www.gotoknow.org/posts/84435

http://www.arborist-treecare.com/tree-removal.html

อ้างอิง: Technische Universitaet Muenchen (2013, May 28). How do plants grow toward the light? Scientists explain mechanism behind phototropism. ScienceDaily. Retrieved May 30, 2013, from http://www.sciencedaily.com/releases/2013/05/130528105946.htm

งานวิจัย: B. C. Willige, S. Ahlers, M. Zourelidou, I. C. R. Barbosa, E. Demarsy, M. Trevisan, P. A. Davis, M. R. G. Roelfsema, R. Hangarter, C. Fankhauser, C. Schwechheimer. D6PK AGCVIII Kinases Are Required for Auxin Transport and Phototropic Hypocotyl Bending in Arabidopsis. The Plant Cell, 2013; DOI: 10.1105/tpc.113.111484