Zonnebloem keert ook zonder zon

Bioritme

Jonge zonnebloemen draaien naar de zon, maar ze hebben daarvoor niet per se licht nodig. Hun innerlijk dagritme stuurt ze.

Foto AP Photo/Alvaro Barrientos

Iedereen die wel eens door zomers Frankrijk heeft gereden kent ze. De velden met talloze tournesols, hun hoofden allemaal in dezelfde richting... Tournesol zou jekunnen vertalen als ‘zonnedraaier’. Nauwkeuriger dan ons simpele ‘zonnebloem’. De zonnebloem beweegt met de zon mee, van oost naar west, elke dag weer. Althans: jonge exemplaren doen dat. Oudere, volgroeide zonnebloemen houden hun hoofd star richting het oosten.

De verklaring voor de zonnebloemendans staat deze week in Science. Amerikaanse biologen, verbonden aan de universiteiten van Californië en Virginia, ontdekten dat het inwendige circadiane ritme van zonnebloemen de beweging aandrijft.

Bron: Hagop Atamian, UC Davis.

Over dat innerlijke dag-nachtritme (‘circa-diaan’ betekent ‘ongeveer een dag’) beschikken alle organismen: zonnebloemen net zo goed als hamsters of mensen. Die circadiane cyclus schommelt losjes rond de 24 uur, maar licht zorgt ervoor dat het innerlijke dag-nachtritme in de pas blijft lopen met de buitenwereld.

Bij jonge zonnebloemen blijkt het circadiane ritme de hoeveelheid van het plantenhormoon auxine te beïnvloeden. Dat hormoon stimuleert de stengelgroei. Door het samenspel tussen licht en dag-nachtritme fluctueert het auxine-niveau zodanig dat de plant asymmetrisch groeit, en daardoor roteert.

Er zijn meer plantensoorten die met de zon mee bewegen gedurende de dag. Maar bij die soorten wordt dit zogeheten heliotropisme mogelijk gemaakt door speciale ‘motorcellen’ in de plant. Door de zonnewarmte worden die motorcellen slap, doordat water verdampt. In de schaduw zijn de cellen steviger. Slappe cellen aan de zonzijde van een plant en sterke cellen aan de schaduwzijde zorgen ervoor dat de bloem zich naar de zon keert.

Bij zonnebloemen ontbreekt de pulvinus, het orgaantje met motorcellen, en dus was hun oriëntatievermogen tot nu toe een mysterie.

Er was al een aanwijzing dat het inwendige bioritme van de zonnebloem er een rol bij speelt. Zonnebloemen draaien hun bloemhoofdjes ook ’s nachts, als er geen zon is. De bloemen keren zo van west naar oost, om ’s ochtends optimaal van het ochtendlicht te profiteren.

Maar de wetenschappers wilden bewijs. Ze bestudeerden de zonnebloemen in een lab waar er alleen (kunst)licht van boven kwam: het licht gaf geen ‘aanwijzingen’ welke kant de bloemen moesten uitkijken. Toch bleven de zonnebloemen nog een paar dagen hun oost-westbeweging vertonen, al werd die steeds zwakker. Dat is kenmerkend voor circadiane ritmes die niet worden ‘gecorrigeerd’ door licht.

Bij een tweede experiment werden de zonnebloemen geplaatst in een ruimte met LED-verlichting die de baan van de zon nabootste, maar dan in een 30-uurs-ritme in plaats van een 24-uurs-ritme. Daarvan raakten de bloemen danig in de war: hun bewegingen liepen niet meer in de pas met de opgelegde licht-donkercyclus. Dat gebeurde pas weer toen ze aan een vertrouwde 24-uurs-lichtcyclus werden blootgesteld.

De biologen bewezen ook waarom meedraaien met de zon gunstig is voor de groei van jonge zonnebloemen: zonnebloemen groeien beter als ze met de zon meedraaien (en daardoor meer licht vangen). De biologen bonden de zonnebloemen vast, zodat er geen draaiing kon plaatsvinden. Ook keerden ze bloemen ’s avonds stiekem om, zodat de hoofdjes bij zonsondergang naar het oosten keken en bij het eerste ochtendgloren naar het westen. In beide gevallen namen het drooggewicht en het bladoppervlak van de planten met 10 procent af.

Naarmate zonnebloemen ouder worden, draaien ze per dag steeds minder richting het westen, totdat ze op den duur pal oostelijk blijven kijken. Die oostwaartse blik is volgens de onderzoekers gunstig omdat de bloemen zo sneller warm worden en beter bezocht worden door bestuivende insecten.