Vào thế kỉ thứ 18,
Nhà thực vật học Thuỵ Điển Carolus Linnaeus thiết kế ra đồng hồ hoa,
đồng hồ làm từ những cây hoa
nở và khép lại vào các thời điểm nhất định trong ngày.
kế hoạch của Linnaeus không hoàn hảo, nhưng ý tưởng trong đó lại rất đúng dắn.
Hoa có cảm nhận về thời gian, ở một chừng mực nào đó.
Hoa morning glory nở những cảnh hoa giống như đồng hồ vào mỗi buổi sáng sớm.
Hoa súng trắng khép lại báo hiệu đã là chiều muộn.
và hoa mặt trăng, như cái tên của nó, chỉ nở vào ban đêm.
Nhưng cái gì đã cho thực vật khả năng cảm nhận thời gian đó?
Thực ra, không chỉ có cây côi.
Rất nhiều sinh vật trên Trái Đất có cảm nhận dường như được di truyền
về thời điểm trong một ngày.
Nó là do nhịp điệu theo ngày,
chiếc đồng hồ chạy bên trong các sinh vật sống.
Những chiếc đồng hồ sinh học này cho phép sinh vật theo dõi được thời gian
và chọn ra những tín hiệu của môi trường mà giúp chúng thích nghi.
Điều này là quan trọng, do sự tự quay và xoay vòng của Trái Đất
đặt chúng ta vào trong trạng thái không ngừng biến đổi,
mặc dù nó xảy ra theo một cách dễ hiểu và có thể đoán trước.
Nhịp sinh học kết hợp các tín hiệu khác nhau
để điều khiển sinh vật khi nào nên thức, nên ngủ,
và thực hiện các hoạt động nhất định.
Với thực vật, ánh sáng và nhiệt độ là những dấu hiệu kích hoạt những phản ứng
diễn ra ở cấp độ phân tử.
Các tế bào ở thân cây, lá và hoa chứa phytochrome,
những phân tử rất nhỏ phát hiện ánh sáng.
Khi điều đó xảy ra, phytochrome gây ra một chuỗi các phản ứng hoá học,
đưa tín hiệu vào nhân tế bào.
Ở đó, sự sao chép lại của các yếu tố kích hoạt việc sản xuất protein
cần thiết để thực hiện các quá trình phụ thuộc vào ánh sáng,
như quang hợp.
Chất phytochrome không chỉ cảm nhận lượng ánh sáng thực vật nhận được,
mà còn phát hiện được sự khác biệt rất nhỏ
ở bước sóng từ nguồn ánh sáng mà thực vật thu nhận.
Với 'cảm biến' được tinh chỉnh này,
phytochrome cho phép thực vật nhận biết được cả thời gian,
sự khác nhau giữa trưa và tối,
địa điểm, liệu chúng đang ở dưới ánh mặt trời hay trong bóng dâm,
cho phép cây chọn các phản ứng hoá học phù hợp với môi trường.
Điều này giúp ích cho nhưng loài ưa sáng sớm.
Vài tiếng trước khi mặt trời mọc, một số loài cây hoạt động,
tạo nên mạch mẫu MRNA cho cỗ máy quang hợp của chúng.
Khi phytochrome phát hiện sự gia tăng của ánh sáng,
thực vật chuẩn bị các phân tử thu nhận ánh sáng
để đó nó có thể quang hợp và phát triển trong suốt buổi sáng.
Sau khi thu nhận ánh sáng ban ngày,
cây cối sử dụng phần còn lại của ngày để xây dựng chuỗi năng lượng
dưới dạng chuỗi polyme glucose, như tinh bột.
Mặt trời lặn, và công việc một ngày được hoàn thành,
nhưng cây cối cũng không nghỉ ngơi vào đêm.
Trong tình trạng thiếu ánh sáng,
chúng hô hấp và lớn lên,
phá vỡ các tinh bột tạo được từ trước.
Rất nhiều loài cây cũng có nhịp điệu hoạt động theo mùa.
Khi mùa xuân làm tan chảy băng giá mùa đông
phytochrome cảm nhận được ngày dài hơn, sự gia tăng của ánh sáng,
và một cơ chế vẫn chưa được biết đến phát hiện sự thay đổi của nhiệt độ.
Những hệ thống này đưa thông tin đến toàn bộ cơ thể thực vật.
và khiến cho cây tạo hoa
để chuẩn bị cho sự thụ phấn nhờ có thời tiết ấm hơn.
Nhịp sinh học này liên kết giữa cây với môi trường.
Sự giao động này xuất phát từ chính cây cối.
Mỗi loài cây có một nhịp điệu riêng.
Dù vậy, đồng hồ sinh học cũng điều chỉnh các giao động cho phù hợp
với sự thay đổi và tín hiệu của môi trường.
Trên một hành tinh mà luôn có sự biến đổi
Những nhịp điệu đó giúp thực vật sống đúng theo lịch trình
và giữ thời gian riêng của chúng