Taimerakud tegelevad muutuva, mõnikord kahjuliku valgusega, seega peavad nad tasakaalustama energia hõivamist liigse kiirguse eest kaitsmisega. Kuigi lehed võivad muutuda minutite või tundide jooksul, liiguvad igas rakus olevad kloroplastid palju kiiremini, et kohaneda valguse muutustega.
Teadlased uurivadElodea densaleidis, et kloroplastid ei liigu juhuslikult. Selle asemel järgivad nad teatud füüsilisi reegleid, nii nagu objektid sobivad matemaatikaülesannetes kokku. Vähese valguse korral levivad kloroplastid laiali, et neelata rohkem valgust. Valguse tugevnedes kogunevad nad varjutatud aladele, et vältida liigset kokkupuudet töötamise ajal. See näitab, et süsteem on seadistatud nii valgust püüdma kui ka vältima.
Biofüüsikute Mazi Jalaali ja Nico Schramma 2025. aasta uuring ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences näitas, et kloroplastid näivad end kõige tõhusamal viisil korraldavat. Need pakivad piisavalt tihedalt kokku, et koguda hästi valgust, kuid võivad vajadusel siiski kiiresti liikuda. Teadlased võrdlesid seda füüsikasüsteemidega, kus lihtsad tegevused viivad keerukate mustriteni.
Need tulemused toetavad ideed, et taimerakud toimivad rohkem nagu füüsiliste süsteemide muutmine kui fikseeritud struktuurid. Sama meeskonna varasem töö näitas, et kloroplastide liikumine sõltub „klaasilaadsest“ muutusest. Kui valgus on ere, muutub raku sisemus vedelamaks, võimaldades kloroplastidel liikuda. Ühtlastes tingimustes muutub see tugevamaks, hoides neid paigal.
See uurimus seob taimebioloogiat laiemate füüsikaküsimustega, näiteks sellega, kuidas asjad ise organiseerivad ja omavahel tõhusalt sobivad. Sama matemaatika selgitab, kuidas sfäärid ruumi mahuvad või kuidas loomad rühmades liiguvad. Siin näib, et evolutsioon on loonud rakusüsteemi, mis kohandab pidevalt oma paigutust vastavalt keskkonna muutumisele.
Teadlased märgivad, et kuigi need mustrid näivad olevat hoolikalt kavandatud, pärinevad need tegelikult looduslikest bioloogilistest protsessidest, mitte disainist. Siiski, nähes samu tulemusiElodea densaviitab sellele, et põhilised füüsilised piirangud on olulised selles, kuidas taimerakud valgust väikeses ulatuses käsitsevad.
