W XVIII wieku
szwedzki botanik Karol Linneusz zaprojektował zegar kwiatowy,
składający się z kwitnących roślin,
które otwierały się i zamykały w poszczególnych porach dnia.
Plan Linneusza nie był idealny, ale sama idea była słuszna.
Kwiaty mają rodzaj poczucia czasu.
Wilce rozwijają płatki wcześnie rano.
Zamykające się grzybienie białe sygnalizują późne popołudnie,
a nocne kwiaty, jak wskazuje ich nazwa, rozkwitają tylko po zmroku.
Skąd bierze się to wrodzone poczucie czasu?
Nie tylko kwiaty posiadają tę zdolność.
Wiele organizmów na ziemi ma naturalną zdolność
do rozróżniania pór dnia.
Dzieje się tak dzięki cyklowi dobowemu,
który posiada wiele żywych organizmów.
Te biologiczne zegary pozwalają żywym organizmom
zachować poczucie czasu i rozróżnić znaki środowiska,
które pozwalają im się przystosować.
To bardzo istotne, bo obroty Ziemi sprawiają,
że znajdujemy się w stanie ciągłej zmiany,
choć jest to zmiana powtarzalna i przewidywalna.
Cykl dobowy obejmuje wiele znaków
kontrolujących kiedy organizmy budzą się i śpią,
a kiedy wykonują różne czynności.
Światło i temperatura są sygnałami dla roślin uruchamiającymi reakcje
na poziomie molekularnym.
Komórki w łodygach, liściach i kwiatach zawierają fitochromy.
Są to niewielkie cząsteczki wykrywające światło.
Podczas tego procesu fitochromy inicjują łańcuch reakcji chemicznych,
przekazując informacje do jądra komórki.
W jądrze czynniki transkrypcyjne rozpoczynają produkcję białek
potrzebnych do przeprowadzenia reakcji fotochemicznych,
jak fotosyntezy.
Fitochromy nie tylko wyczuwają ilość światła, jakie otrzymują rośliny,
ale są w stanie wykryć niewielkie różnice
w podziale długości fal światła, które rośliny otrzymują.
Dzięki temu dostrojonemu zmysłowi
fitochromy pozwalają roślinom rozróżnić dzień od nocy,
środek dnia od wieczora
oraz to, czy są w słońcu czy w cieniu.
Pozwala to roślinom na dopasowanie reakcji chemicznych do środowiska.
Dlatego rośliny należą do "rannych ptaszków".
Przeciętna roślina jest aktywna na kilka godzin przed wschodem słońca,
tworząc matryce MRNA dla mechanizmu fotosyntezy.
Kiedy fitochromy wykrywają światło słoneczne,
rośliny przygotowują molekuły przechwytujące światło,
żeby dokonać fotosyntezy i rosnąć przez cały poranek.
Po zebraniu porannego światła
rośliny wykorzystują resztę dnia na budowę długich łańcuchów energii
w postaci polimerów glukozy np. skrobi.
Kiedy słońce zachodzi, praca jest skończona.
Jednak rośliny wcale nie próżnują w nocy.
Pod nieobecność słońca
rośliny dokonują przemiany materii i rosną,
rozkładają wczorajszą skrobię na cząsteczki.
Wiele roślin ma też rytm sezonowy.
Kiedy wiosna topi zimowe śniegi,
fitochromy rozpoznają dłuższe dni oraz więcej światła,
a ciągle nieznany mechanizm rozpoznaje zmianę temperatury.
Te mechanizmy przekazują informacje całej roślinie,
która zaczyna generować kwiaty,
przygotowując się na zapylanie nadchodzące wraz z cieplejszą pogodą.
Rytm dobowy służy jako łącze między rośliną a jej środowiskiem.
Te wahania pochodzą od samych roślin.
Każda roślina posiada domyślny rytm.
Mimo to wewnętrzne zegary roślin potrafią przystosować te wahania
do zmian i sygnałów środowiska.
Na planecie ulegającej ciągłym zmianom
to rytm dobowy pozwala roślinom trzymać się swojego harmonogramu dnia
i wybijać własny rytm.