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