A chi si mette in viaggio in queste settimane può capitare di trovarsi in mezzo a brillanti campi coltivati di girasoli gialli, famosi per essere un simbolo dell’estate e per la loro capacità di seguire il movimento apparente del sole. Questa insolita abilità non affascina solo la gente comune, ma ha anche incuriosito un gruppo di scienziati che hanno cercato di capire i meccanismi e la cause di questo movimento.

Crescere per muoversi

I movimenti sono evidenti già nelle piante molto giovani, ancora prima che compaiano i fiori. Partendo da Est la mattina, i girasoli seguono attentamente il sole fino al tramonto a Ovest. Con il buio, tornano sui loro passi si piegano verso Est, per farsi trovare rivolti a oriente quando il sole sorgerà la mattina successiva (così: video). Giorno dopo giorno l’oscillazione si ripete, ma diventa sempre meno marcata man mano che la crescita rallenta. Quando poi la pianta raggiunge la sua taglia finale, il movimento si arresta del tutto. Come tanti spettatori in piedi per ammirare i colori dell’alba, tutti i capolini dei fiori sono rivolti a oriente, bloccati in questa posizione fino a che non saranno raccolti.
Il gruppo di ricercatori, il cui lavoro è stato pubblicato su Science, è partito proprio da questa osservazione. Visto che l’immobilità dei fiori maturi sembrava suggerire una connessione tra il movimento e la crescita, i ricercatori hanno misurato la velocità di allungamento dello stelo e hanno scoperto che il lato esposto a oriente e quello esposto a occidente si alternano nella crescita nell’arco della giornata. Quando durante il giorno i girasoli si piegano verso Ovest per seguire il sole, il lato Est del loro stelo cresce più velocemente così da produrre un piegamento dal lato opposto. Al contrario, di notte cresce di più il lato Ovest per riportare il fiore a est, pronto a fronteggiare il sorgere del sole.

Orologio interno

I girasoli si muovono anche durante la notte, prevedono l’alba e anticipano la comparsa del sole nel cielo. Il segnale che dice alla pianta di muoversi non può essere quindi semplicemente un messaggio del tipo “segui la luce”, ma deve avere una componente interna determinata dalla capacità delle piante di misurare il trascorrere delle ore. Al monitoraggio delle variazioni dei fattori esterni – in questo caso la posizione del sole – si aggiunge l’orologio biologico della pianta, il suo ritmo circadiano. Le piante “sanno” che le giornate durano 24 ore e che giorno e notte si alternano, e si comportano di conseguenza. Quando le piante vengono esposte a cicli alternati della durata totale di 30 ore (per esempio 20 ore di luce e 10 di buio), le piante non riescono a sincronizzarsi, e in pochi giorni perdono la loro capacità di muoversi. Se, invece, da un ciclo naturale di luce-buio le piante vengono spostate in serre in cui vengono illuminate solo con luci artificiali fisse per 24 ore al giorno, i girasoli mantengono il loro movimento oscillatorio per alcuni giorni. Cioè “sanno” che ore sono anche se non ci sono più le albe e i tramonti a suggerirglielo.

Doppio vantaggio

A cosa serve tutto questo movimento? In molti casi per capire l’importanza di un processo basta impedire che questo avvenga e poi osservare cosa succede. Sia quando venivano legati a un supporto che ne bloccava il movimento giornaliero, sia quando erano sistematicamente girati dalla parte sbagliata ogni mattina, i giovani girasoli rimanevano più piccoli e crescevano meno dei loro compagni lasciati liberi di muoversi. Questo indica che, per ragioni ancora non del tutto chiare, probabilmente legate alla capacità delle piante di esporsi alla luce, il movimento dei girasoli serve a stimolarne la crescita.
Ma la conseguenza forse più ovvia dell’esposizione al sole è l’aumento della temperatura delle zone colpite dalla luce. Così qualcuno, armato di telecamere a infrarossi, si è messo a misurare la temperatura dei dischi dei girasoli. Si è visto che i fiori che guardavano il sole erano più caldi di quelli che erano stati manualmente girati dalla parte sbagliata. Questa differenza era particolarmente grande nelle prime ore della giornata, quelle in cui, come i ricercatori ben sapevano, i fiori sono più ricettivi all’impollinazione. Così, armati di molta pazienza, hanno contato quanti insetti impollinatori si recavano a visitare i fiori rivolti verso il sole e quanti quelli che gli davano le spalle. Nei fiori più caldi il numero di insetti era fino a dieci volte maggiore rispetto a quelli più freddi. Un risultato simile è stato ottenuto quando i fiori sono stati scaldati artificialmente, indicando che, quando possono scegliere, gli insetti preferiscono i fiori caldi a quelli freddi.

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Se fino a oggi potevamo pensare che i girasoli seguissero il Sole per regalarci uno spettacolo naturale, ora sappiamo che lo fanno con uno scopo ben preciso.La scoperta dell’interazione tra i ritmi circadiani e i segnali ambientali potrebbe essere utile anche per comprendere la regolazione della crescita in molte altre specie vegetali.

Fonte:
Atamian, H., Creux, N., Brown, E., Garner, A., Blackman, B., & Harmer, S. (2016) Circadian regulation of sunflower heliotropism, floral orientation, and pollinator visits. Science, 353(6299), 587-590. DOI: 10.1126/science.aaf9793

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