Groeikrommen

ANDRÉ KUIPERS is weer terug, gisteren landde hij midden op de Russische steppe en volgens de laatste berichten is hij helemaal in orde. Al eerder viel uit de stroom persberichten van ESA en SRON (Stichting ruimteonderzoek Nederland) op te maken dat de 12 wetenschappelijke experimenten die hij voor Europa uitvoerde een succes waren geworden. Of zoiets. In ieder geval was de `Seeds in Space'-demonstratie erg goed gelukt. Daaraan hadden behalve Kuipers ook 70.000 scholieren uit groep zeven en acht deelgenomen.

Het was een proef met de zaadjes van raketsla, wat in Nederland eerder een culinair dan een botanisch begrip is. Raketsla (niet te verwarren met echte sla of met zandraket) wordt hier alleen op de markt en in het eten aangetroffen. Raketsla is Eruca sativa, en dat lijkt of blijkt hetzelfde als `rucola'.

't Ging erom vast te stellen welke kant de groeitop en het worteltje van een kiemend raketslazaadje opgroeit als er helemaal geen licht en/of helemaal geen zwaartekracht is. De 70.000 deelnemers hier op aarde konden alleen het effect van diepe duisternis bestuderen, maar André nam tussen de jongens van het ruimtestation het andere deel van de proef voor zijn rekening. En waarachtig, ook de zwaartekracht is van grote invloed op de oriëntatie van planten. Althans van jonge raketsla in vochtige bedjes. In april.

Vijftig jaar geleden werd de leerlingen van de lagere school ook al ingeprent hoezeer zwaartekracht en licht van invloed zijn op de groeirichting van planten. Toen ging dat met behulp van de schoolfilm. Onder het genoeglijk ratelen van de projector kregen de kinderen te zien hoe zonder ruimtevaart de invloed van de zwaartekracht viel op te heffen: een jonge plant was horizontaal gemonteerd op een soort langzaam draaiende pickup die op zijn kant was gezet en raakte daarna geheel de kluts kwijt. (Google: clinostat). Het onderzoek naar de invloed van éénzijdige belichting ging al zoals het nu gaat.

Nederland heeft een band met dit soort proeven omdat ze de Utrechtse hoogleraar Frits Went uiteindelijk in staat stelden omstreeks 1928 de groeiregulatoren te isoleren die hij al op voorhand `auxinen' had genoemd. Het eerste auxine dat werd geïndentificeerd was indolazijnzuur. Het werk van Went, die voortbouwde op onderzoek van Darwin, Boysen-Jensen en Paal, opende de weg naar grootschalige productie van onkruidvernietigers. De verdelging van raket.

Aan de biochemie achter de groeiregulatie en meer in het bijzonder de fototropie (phototropism, de door licht gestuurde groeibewegingen) is de laatste decennia hard gewerkt. Er is veel bekend geworden over de reacties en de kleuren licht die een rol spelen. Interessant genoeg is nog steeds niet helemaal duidelijk welke mechanische middelen een plant inzet om stelen en stengels zo te krommen dat de bladeren steeds goed op het licht staan.

Dertig jaar geleden beperkte het onderzoek daarnaar zich tot heel jonge, snelgroeiende plantendelen zoals de hypocotylen (de stengelstukjes tussen zaadlobben en wortel) van mosterdkiemplanten en de coleoptylen (groeitoppen) van haverkiemplanten. Van de weeromstuit kwam men tot de conclusie dat de krommingen het gevolg waren van selectieve groei. In stengeldelen waarop veel licht scheen trad minder groei op dan in de delen die donkerder bleven. (`Licht remt de groei'.) Daardoor trok het zaakje scheef. Nooit hoorde je opperen dat kromming ook met tijdelijke krimp te bereiken was.

In het AW-labo bestaat veel sympathie voor selectieve krimp als verklaring. Het begon met de waarneming dat de bladeren van afgesneden plantentakken in bloemenvazen zich vaak nog heel goed op het licht richten. Groei (in de vorm van blijvende celstrekking, enz.) op leidingwater zal wel niet onmogelijk zijn, maar ligt toch wat minder voor de hand. De doorslag kwam van de razendsnelle en krachtige fototropie van de kamerplant Plectranthus fruticosus (reumatiekplant, mottenkruid) die 25 jaar geleden binnenshuis net zo in de mode was als de bruidsluier buiten.

De snelgroeiende blauwbloeiende en aangenaam geurende plant, die binnen een paar maanden het hele venster kon bedekken, richtte zijn bladeren zó snel en doeltreffend op het licht dat men als vanzelf op het idee kwam om hem af en toe eens achterstevoren te draaien. Kijken wat er gebeurde. Meestal stonden de bladeren binnen het etmaal weer goed.

Ga nu op de divan verder. Neem een rechte bladsteel in gedachten die 5 cm lang is en een dikte heeft van 0,5 cm. Om deze steel een kromtestraal van 10 cm te geven moet het stengeldeel dat straks in de buitenbocht ligt met 0,25 cm groeien. Om deze kromming op te heffen en te doen omslaan naar een kromming precies de andere kant op moet het stengeldeel dat in de binnenbocht lag met 0,5 cm groeien. Reken mee en stel vast dat de bladsteel van een plant die elke dag wordt omgedraaid gemiddeld per dag 0,25 cm langer wordt. Dat is 3,5 cm in twee weken. Zelfs zonder van de divan op te staan durft men te concluderen dat het zo niet gaat, die bladstelen worden niet almaar langer.

Krimp wordt natuurlijk bereikt door tijdelijk wat vocht uit de cellen te lozen, dus door de turgor (celstevigheid) wat te laten zakken. Een vluchtige zoektocht op internet maakt duidelijk dat in het onderzoek aan fototropie tegenwoordig ook veel aandacht is voor turgor. Als de waarneming niet bedriegt zijn rond de `acid growth hypothesis' gedachten gegroepeerd waarin met snelle veranderingen in de doorlaatbaarheid van de celmembraan wordt rekening gehouden.

Enfin, misschien bedriegt de waarneming wel. Het plaatje hier toont een veld zonnebloemen (Helianthus annuus). Aan de zonnebloem wordt vaak een fototropie toegeschreven die er niet is: de bloemen zouden permanent op de zon gericht blijven en dat veronderstelt een beweeglijkheid die bijna met het blote oog te volgen zou zijn. Wèl kijken de bloemen meestal allemaal dezelfde kant op. Maar welke kant is dat? Het zuiden? Van de wind af? Zit daar systeem in?

    • Karel Knip