向日葵的生理時鐘

還沒完全成熟的向日葵會一直面向太陽。早上太陽從東邊升起，向日葵朝向東邊；日正當中的時候，向日葵就面向頭頂的天空；傍晚太陽自西邊落下，向日葵則面向西邊。聽起來好像沒什麼問題，但我竟然沒想過向日葵是什麼時候從西邊轉回東邊的？！是第二天太陽出來之後才趕快轉回東邊的嗎？

Photo Credit: Saranya Chawanrattanasakul

看過這個影片才知道，原來是太陽下山後它就慢慢彎向東邊，等著看日出了。不過這不是什麼新聞，至少在1898就有人留下這樣的觀察紀錄了。至於登上本期Science封面的這個研究，則證實了驅使向日葵面向不同方向的原因，不單單只是外來的光線，還有它們內建的生理時鐘。

首先，持續面向太陽對向日葵的生長是有幫助的。實驗中，當向日葵被限制活動，或在晚上被偷偷轉向時（花盆被轉了180度，導致天亮時面向西邊），葉子面積會比較小，產生的能量也會比較少。

而且，向日葵這種由東到西，再由西到東的轉動模式並不是以固定速度運行的。這是藉由調整日照時間長短得到的證據。在日照時間長達16小時情況下，向日葵彷彿知道下次太陽升起是8小時之後，因為它們會在那之前轉回東邊。但在日照時間只有12小時的情況下，它們就好整以暇地用12小時的時間轉回東邊，等待下一個日出。

至於在戶外生長的向日葵突然被搬到光源固定來自頭頂的室內後，向日葵還會繼續轉動嗎？答案是，它們還是會照著原本由東向西的軌跡轉向，並且維持三、四天以後才逐漸消失。正如同其他有日夜節律的生物一樣，在無法接觸太陽的環境下，日夜節律會逐漸減弱。研究者也以人造日光來取代真正的太陽，當他們把日夜周期調成24小時時，向日葵適應得非常好，完全面向人造太陽的方向。但當日夜周期被調成30小時時，向日葵轉向的軌跡就亂了套，變得十分不規律。不過當日夜周期被調回24小時後，這些向日葵在一天之後就又恢復正常。

種種證據讓研究者認為，向日葵的轉動除了太陽光的影響外，還靠著它們內在的生理時鐘。

最後，花季後期的向日葵並不會繼續轉動喔！它們會固定朝向東方。研究者也發現，朝向東方的花朵會吸引比較多的昆蟲。至於這些花能成功吸引昆蟲的秘訣，在於這些花會在天亮後很短的時間內就變熱喔。

Atamian, H. S., Creux, N. M., Brown, E. A., Garner, A. G., Blackman, B. K., & Harmer, S. L. (2016). Circadian regulation of sunflower heliotropism, floral orientation, and pollinator visits. Science, 353(6299), 587–590. http://doi.org/10.1126/science.aaf9793

新聞稿：http://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-08/uoc--smb072816.php