Đã tìm ra lý do hoa hướng dương hướng về phía mặt trời

Phải mất nhiều thế kỷ cho tới nay, các nhà khoa học mới thực sự tìm hiểu được chính xác nguyên nhân dẫn tới hiện tượng, hoa hướng dương luôn hướng về phía mặt trời. Trang New Scientist dẫn công trình nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Science cho biết.

Khi nhắc đến hoa hướng dương, chúng ta đều chỉ biết rằng, đây là loại hoa luôn hướng về phía mặt trời. Nhưng nguyên nhân tại sao hoa lại có đặc tính kỳ lạ đến vậy lại không phải ai cũng rõ.

Theo Wikipedia, hướng dương (hay còn gọi là hướng dương quỳ tử, thiên quỳ tử, quỳ tử, quỳ hoa tử) là loài hoa thuộc họ Cúc (Asteraceae), có tên khoa học là Helianthus annuus. Cây có nguồn gốc từ Mexico và là loài cây thảo sống khoảng một năm, thân to thẳng có lông cứng, thường có đốm, cao 1-3 mét.

Hoa hướng dương là loại hoa luôn hướng về phía mặt trời.

Về phía các nhà khoa học, họ cũng mất nhiều thế kỷ để đi tìm lời giải thích thỏa đáng cho câu hỏi đầy chất tự nhiên này. Tuy vậy chỉ mới đây, một nhóm các nhà khoa học mới xác nhận đã tìm ra nguyên nhân chính xác của hiện tượng hoa hướng dương luôn hướng về phía mặt trời.

Nhịp sinh học là yếu tố then chốt?

Thực tế hoàn toàn khác xa so với những gì mọi người tưởng tượng. Hoa hướng dương sở dĩ luôn hướng về phía mặt trời chủ yếu do nhịp sinh học bên trong. Chuyển động hàng ngày không chỉ giúp cải thiện kích thước lá mà còn khiến những cây hoa hướng dương trở nên thu hút côn trùng hỗ trợ thụ phấn hơn.

Nhà khoa học dẫn đầu nghiên cứu, Stacey Harmer đến từ Đại học.California, Mỹ khẳng định: "Đây là ví dụ đầu tiên cho thấy đồng hồ sinh học của cây trồng có thể điều chỉnh tốc độ tăng trưởng trong môi trường tự nhiên".

Kể từ năm 1898, các nhà khoa học đã bắt đầu quan sát thấy phần đầu hoa hướng dương chuyển động từ phía đông sang phía tây, và tiếp tục một chu kỳ tương tự vào hôm sau. Tuy vậy, thời điểm đó chưa ai có thể khám phá ra quy trình sinh học diễn ra bên trong hoa hướng dương.

Hoa hướng dương sở dĩ luôn hướng về phía mặt trời chủ yếu do nhịp sinh học bên trong.

Để tìm ra nhịp sinh học dưới sự tác động của mặt trời trong hoa hướng dương, các nhà khoa học đã tiến hành hàng loạt các thí nghiệm khác nhau.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu cố định hoa hướng dương để chúng không thể di chuyển phần cuống. Mục đích của thí nghiệm nhằm kiểm chứng việc hoa hướng dương có thể phá vỡ quy luật chuyển động hàng ngày hay không.

Tiếp đó, họ mang những bông hoa hướng dương vào phòng thí nghiệm, sử dụng ánh sáng nhân tạo và tiếp tục quan sát. Nhóm thử nghiệm đã tạo nên một chu kỳ bình minh "giả" bằng ánh sáng nhân tạo. Bóng đèn được bật theo chu kỳ di chuyển của mặt trời từ đông sang tây. Đáng ngạc nhiên, cơ chế chuyển động của hoa hướng dương vẫn không hề thay đổi như khi tiếp xúc với mặt trời thật. Tuy nhiên chu kỳ đó chỉ tồn tại hoàn hảo trong vòng 24 giờ. Khi chu kỳ kéo dài tới 30 giờ liên tục, hoa hướng dương gặp phải hiện tượng xác định sai hướng chuyển động.

Rất nhanh chóng, các nhà khoa học đã đặt ra câu hỏi cho hiện tượng này. Phải chăng bên trong loại cây kỳ lạ này tồn tại một nhịp sinh học đều đặn 24 giờ liên tục? Vậy thực sự điều gì đã khiến hoa hướng dương chuyển động?

Hiện tượng chuyển động của hoa hướng dương là kết quả của việc một bên thân cây phát triển nhanh hơn so với bên còn lại.

Gene đóng góp không nhỏ

Đi sâu hơn nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng, hiện tượng chuyển động của hoa hướng dương là kết quả của việc một bên thân cây phát triển nhanh hơn so với bên còn lại. Và sự tăng trưởng này phụ thuộc vào khoảng thời gian trong ngày. Điều này vô tình dẫn tới hiện tượng hoa hướng dương thường nghiêng về một phía.

Các nhà khoa học cũng phát hiện thấy, một lượng gene nhất định dường như tập trung ở phần thây cây hướng về phía đông vào buổi sáng, tiếp đó lượng gene dần chuyển về phía thân cây quay hướng tây vào buổi chiều tối. Harmer giải thích rằng, hình thức tăng trưởng như vậy rất khác biệt so với các mô hình tăng trưởng thông thường của thực vật. Đáng chú ý chu kỳ này xảy ra hàng ngày, đều đặn theo một vòng quay 24 giờ.

Quan trọng hơn, chuyển động của hoa hướng dương đem lại những lợi ích rất lớn. Nhóm thấy rằng, những bông hoa thí nghiệm không được quay về phía Mặt trời thường có lá nhỏ hơn 10% so với mức trung bình. Đối với các cây được đặt quay về phía Tây vào buổi sáng, chúng thu hút lượng ong và côn trùng nhiều hơn tới 5 lần so với những cây đặt ngược lại.

Biểu đồ nhiệt độ của hoa hướng dương thay đổi trong suốt cả ngày, màu đỏ biểu trưng cho nhiệt độ cao.

Đối với những người đã có kinh nghiệm trồng hoa hướng dương lâu năm chắc hẳn đã biết tới chu kỳ này. Tuy nhiên đây là lần đầu tiên các nhà khoa học có thể giải thích thành công hiện tượng chuyển động của hoa hướng dương dựa trên cơ sở khoa học, đồng thời tìm ra được mối quan hệ giữa biểu hiện gen và sự thay đổi của thực vật.

Theo nhà khoa học C. Robertson McClung, thuộc Đại học Dartmouth, New Hampshire, Mỹ khẳng định, nghiên cứu chứng minh nhịp sinh học có thể giúp thực vật phát triển là một trong những lĩnh vực nghiên cứu khó nhằn nhất của khoa học hiện đại. Đối với ông, đây là một trong những chứng minh tuyệt vời nhất tính tới nay, nhằm trả lời cho hiện tượng đã từng làm đau đầu biết bao nhiêu các nhà khoa học trên thế giới.

Được biết, nghiên cứu trên đã được đăng tải trên tạp chí Science mới đây.