אשליה אופטית בעולם הצומח: מנגנון קבלת ההחלטות הפיזיקלי של נבטי חמנית

תופעת הפוטוטרופיזם, שבה צמחים מסיטים את כיוון צמיחתם לעבר מקורות אור, נתפסה במשך שנים כתגובה ישירה ומאזנת לעוצמת הקרינה הסביבתית. אולם, מחקר חדש שהובל על ידי פרופ' יסמין מרוז, תלמיד הדוקטורט רוני קמפינסקי ובוגר המעבדה ד"ר אמיר פורת (כיום באוניברסיטת קמברידג') מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון, בשיתוף ד"ר מתייה ריבייר מאוניברסיטת אקס-מרסיי, מציע מבט פיזיקלי חדש על האופן שבו אור נקלט ומעובד ברקמה הצמחית.

במחקר, שפורסם בכתב העת PNAS, החוקרים בחנו את תגובת הצמיחה של נבטי חמנית (Helianthus annuus) לגירויי אור מרובים מכיוונים שונים. ממצאי הניסויים הראו כי מעבר האור דרך הרקמה ההיקפית של הגבעול והתמרתו הביולוגית מתרחשים באופן לא-ליניארית. כתוצאה ממבנה זה, הצמח אינו מחשב את עוצמת האור האבסולוטית הפוגעת בו, אלא מגיב לסכום הווקטורי של האותות הפנימיים שנוצרים ברקמות השונות.

מנגנון עיבוד זה מוביל במצבים מסוימים להטיות תפיסתיות הדומות לאשליות אופטיות: כאשר שילוב של מקורות אור יוצר איפוס של הסכום הווקטורי הפנימי, הצמח מתעלם ממקורות אור חזקים ופונה דווקא לעבר גירוי חלש בהרבה. מעבר לביולוגיה של הצמח, החוקרים ניסחו מסגרת גיאומטרית כללית המסבירה כיצד מערכות ביולוגיות מבוזרות ונעדרות מוח מרכזי (כגון תאי עצב בצמיחה, תאי מערכת החיסון וזחליליות) מסוגלות לשקלל מידע מרחבי מורכב ולתרגם אותו לתנועה ולכושר מכוון.