Een jonge populier wordt horizontaal geplaatst. Binnen ongeveer tien dagen begint de stam naar boven te buigen, zoals te verwachten is van een plant die de zwaartekracht volgt. Vervolgens halen de onderzoekers de twee meest voor de hand liggende referenties weg: de richting van het licht en een stabiel zwaartekrachtsignaal. En de populier blijft zijn houding corrigeren. Dit doet zij door op de juiste plek nieuw hout aan te leggen.
Dit constateert een onderzoeksgroep van INRAE en Université Clermont Auvergne in een studie gepubliceerd in Nieuwe fytoloog. Bij de geanalyseerde jonge hybride populieren was de kromming van de stam zelf voldoende om de vorming van het zogenaamde spanningshout te geleiden, een weefsel dat in staat is krachten te genereren die aan de stam trekken totdat deze deze recht trekt.
Kortom, bomen bezitten een vorm van proprioceptie: ze nemen de configuratie van hun eigen lichaam waar en gebruiken die informatie om zichzelf te corrigeren. Geen zenuwstelsel en natuurlijk geen spieren verborgen onder de cortex. De vergelijking met spieren, die INRAE ook gebruikt bij de presentatie van de resultaten, helpt echter te begrijpen wat er gebeurt: de ene kant trekt, waarna de andere kant in actie kan komen.
Hoe je het zwaartekrachtgevoel van een boom wegneemt
Het experiment was specifiek ontworpen om de kromming van de stam te scheiden van andere signalen die normaal gesproken een plant geleiden. De onderzoekers werkten met jonge exemplaren van Populus tremula × Populus alba. Eerst kantelden ze ze horizontaal. De populieren reageerden door spanningshout aan de bovenkant van de stam te vormen en begonnen naar boven te buigen.
Na ongeveer tien dagen, toen de curve nu duidelijk zichtbaar was, werden de bomen overgebracht naar bolvormige kamers die gelijkmatig vanuit alle richtingen werden verlicht. Verwijder dus de lichtreferentie. Tegelijkertijd werden de potten op een clinostaat geplaatst, een apparaat dat de plant langzaam rond een horizontale as laat draaien: de zwaartekracht blijft uiteraard bestaan, maar de richting ten opzichte van de stengel verandert voortdurend en biedt geen stabiele oriëntatie meer.
Op dat moment viel er vooral nog één ding te “voelen”: hoe gebogen de kofferbak was. En de stam begon recht te trekken. De volledige registratie van de variabelen werd verkregen bij zeven planten die aan het hoofdprotocol waren onderworpen en bij drie controleplanten, een klein aantal dat in gedachten moet worden gehouden bij het uitbreiden van de conclusies tot buiten het bestudeerde experimentele systeem. Het bij de populieren waargenomen resultaat was echter duidelijk genoeg om de onderzoekers in staat te stellen onderscheid te maken tussen een eenvoudige elastische terugkeer van het hout en een actieve biologische reactie.
Het hout verandert van kant en begint vanaf de andere kant te trekken
Hier komt het meest interessante deel. Tijdens de eerste bocht naar boven had zich spanhout gevormd aan de bovenzijde van de stam. Toen de zwaartekrachtreferentie experimenteel werd geneutraliseerd, stopte die productie. Na een paar dagen verscheen er nieuw spanhout onder de microscoop aan de tegenoverliggende, bolle kant van de curve. Het was alsof de populier van eigenaar was veranderd met het touw waarmee hij aan zijn stam trok.
De stof leek niet alleen op spanhout: het bezat ook anatomische kenmerken. Bij hout gekleurd met astrablauw was de verhouding tussen vezels en vaten ongeveer drie keer hoger dan bij normaal of tegenovergesteld hout. De vezels hadden ook de typische G-laag, een dikke gelatineuze wand rijk aan cellulose die betrokken is bij de productie van mechanische spanningen.
Het materiaal dat tijdens het richten werd gevormd, was nog dikker: gemiddeld 2,70 micrometer versus 1,97 micrometer in het trekhout dat tijdens de eerste fase werd geproduceerd, ongeveer 37% dikker. De auteurs waarschuwen echter dat dit verschil ook kan afhangen van de langere duur van de strekfase of van de inspanning die nodig is om een stengel te verplaatsen die ondertussen blijft groeien en verstijven.
De correctie begint niet als een klik. Er gaan ongeveer twee dagen voorbij tussen het begin van de rotatie op de clinostaat en de omkering van de kromming. Het is logisch: de cambia moet nieuwe cellen produceren, spanningshout differentiëren en de G-laag opbouwen voordat dat weefsel aanzienlijke kracht kan uitoefenen.
Een boom combineert zwaartekracht en de vorm van zijn stam
Tot nu toe werd het trekhout van hardhout vooral omschreven als het weefsel dat aan de bovenzijde van een schuine stam verschijnt en deze naar boven trekt. Het experiment suggereert iets verfijnders: de positie waarin het verschijnt, hangt af van de balans tussen het zwaartekrachtsignaal en het signaal dat verband houdt met de kromming van de stengel.
Wanneer de zwaartekracht domineert, zoekt de populier het verticale. Naarmate informatie over iemands vorm belangrijker wordt, kan het spanhout naar de andere kant bewegen en de reeds geproduceerde curve verkleinen. De auteurs spreken van een echte ‘sensorisch-motorische lus’, een sensorisch en motorisch circuit dat ook actief is in het bosrijke deel van de boom.
Het is ook een belangrijk onderscheid omdat het voorkomt dat stammen in blafte mensen veranderen. Bomen ‘zien’ niet dat ze krom zijn en geen spieren of neuronen hebben. Cellen reageren op fysieke en biologische signalen, en groei verandert geleidelijk de krachten die in het hout worden verdeeld.
Het resultaat helpt echter verklaren hoe een organisme dat zijn hele leven op dezelfde plek doorbrengt, voortdurend zijn architectuur kan corrigeren terwijl het groeit, wordt geduwd door de wind, belast door sneeuw of gekanteld door andere verstoringen.
INRAE geeft mogelijke toekomstige implicaties aan, ook bij het onderzoek naar de kwaliteit van hout en bij de selectie van gecultiveerde planten die minder vatbaar zijn voor huisvesting. Dit zijn perspectieven die nog moeten worden onderzocht: het experiment betreft jonge populieren in gecontroleerde omstandigheden en toont op zichzelf niet aan dat elke boomsoort precies hetzelfde mechanisme gebruikt.
Wat het direct laat zien, is al behoorlijk opmerkelijk. Een stam is gebogen, verliest zijn externe referenties en blijft biologisch gezien nog steeds weten hoe krom hij is en welke kant hij op moet trekken om weer recht te komen. Voor een stuk hout waarvan we denken dat het onbeweeglijk is, is dat veel werk.
