¿Qué sustancias químicas y estructuras controlan la *dirección* del crecimiento de las plantas en hojas, tallos y raíces?

PARTE 1: Fototropismo

El movimiento de los brotes de las plantas hacia la luz se llama fototropismo. Este proceso es estimulado principalmente por la luz azul. El fotorreceptor involucrado se llama Phot1 (Phototropin 1) o JK244 .

Las auxinas como el IAA (ácido indolacético) son hormonas vegetales, altamente expresadas en el meristema, que provocan el crecimiento de los brotes. En la iluminación, esta fototropina, a través de mensajeros actualmente desconocidos, provoca la inhibición del transporte de auxinas polares en el lado iluminado. Esto hace que el lado no iluminado crezca más y, por lo tanto, incline la planta hacia la luz.

La imagen representa un modelo más antiguo que proponía el movimiento lateral de la auxina. El mecanismo mencionado en el último párrafo es el modelo actualmente aceptado. La siguiente figura ilustra el 'transporte de auxina polar'

Para más detalles, consulte esta buena revisión sobre fototropismo.

PARTE 2: Geotropismo e Hidrotropismo

El geotropismo o gravitropismo es el movimiento de las raíces hacia la tierra (gravedad) y el hidrotropismo es el movimiento de las raíces hacia el agua. Ambos fenómenos interactúan entre sí y comparten algunas vías comunes. Pero el hidrotropismo puede inhibir el geotropismo y es evidente en condiciones en las que la raíz se dirige hacia una fuente de agua adyacente.

La señalización de etileno y auxina está involucrada en el crecimiento de las raíces tanto en geotropismo como en hidrotropismo. En el geotropismo, la auxina es estimulada por estatolitos (granos de almidón agrupados y unidos a la membrana) en los amiloplastos, los orgánulos que almacenan el almidón. El modelo sugiere que los sedimentos de amiloplst se encuentran bajo la influencia de la gravedad y, por lo tanto, afectan el transporte polar de auxinas (la segunda figura ilustra coincidentemente el transporte polar de auxinas en el geotropismo).

Se desconoce el sensor de humedad exacto, pero se sabe que el ácido abscísico (ABA), que es bien conocido por su participación en la tolerancia a la sequía, afecta el hidrotropismo.

MIZ1/2 son algunas proteínas involucradas únicamente en el hidrotropismo.

Ambas vías dependen del calcio como mensajero secundario. En conclusión, estas vías no son tan claras como las del fototropismo.

Referencia:

1. http://www.academicjournals.org/ajar/pdf/Pdf2006/Nov/Dexian%20and%20South.pdf
2. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138504002717
3. http://www.plantphysiol.org/content/133/4/1677.full

Su afirmación es parcialmente correcta, pero no del todo.

Como embrión animal, la semilla, aún cerrada, ya está formada, con la distinción entre raíz, tallo y hojas. Chiquitos pero ya los hay.

Todo el resto de la semilla (en este caso dos cotiledones) es una especie de masa alimenticia, y sirve como reserva de alimento para la plántula, hasta el momento del enraizamiento y la consecución de la independencia energética.

Como animales, la planta busca, ante todo, agua. La primera necesidad de agua está determinada por la necesidad de romper la piel que cierra la semilla. Si no hay presencia de agua, la semilla se seca y no brota.

Si "siente" el agua, la semilla bebe, se hincha y la piel se rompe. En esta etapa también podemos decir que la semilla es consciente de dónde puede encontrar agua. No creo que hayan sido estudios hechos sobre la conciencia de lo alto y lo bajo (orientación). En la orilla de los ríos y lagos, la semilla también puede encontrar un suelo favorable sobre sí misma.

La dirección del agua determina un esfuerzo, que también puede conducir a la rotación de la semilla en la posición adecuada para emitir la radícula hacia el agua (y la tierra). En este tiempo el embrión "come" las reservas nutricionales contenidas en la semilla.

Entonces deciden precisamente en qué dirección ir. Cuando el lugar y la posición son correctos, la semilla se ha abierto y la parte para comer está casi comida, luego más luz. La radícula crece a la primera, tanto en tamaño como en longitud. Se engancha al suelo y establece una base firme. Comienza a beber directamente (y no por absorción de los tejidos de la semilla) y comienza a empujar la plántula, generalmente en la dirección opuesta.

La plántula "siente" la energía de la luz y va a eso.

Si las plantas tienen capacidad de decisión o no, aún no se ha establecido. Pero a mí personalmente me parece que un ADN funcional debe ser capaz de permitir que cada sujeto maneje cada situación (consistente con su estructura) de la mejor manera para sí mismo.

Esto parece haber sido comprobado para los animales. Cierta capacidad de pensamiento, es decir, de tomar decisiones, es absolutamente funcional en un enorme ahorro energético sobre la necesidad de codificación y sobre la estructura del ADN.

Sé poco sobre la vida de las colonias de hormigas. Pero lo sé todo sobre las abejas. Un enjambre que se desprende de la colmena para fundar una nueva colonia, también se detiene dos o tres veces. Envía exploradores hacia adelante, seguidos por arquitectos y, si el lugar es el adecuado, los arquitectos tienen una red y la cera de abejas comienza a construir.

Tu mención de las hormigas no es suficiente para mí para encontrar similitudes.