植物的枝幹往上長，根卻往地下紮，這是一個極為普通的現象，然而為什麼會這樣呢？它是怎樣懂得“上”和“下”的概念呢？又是什麼力量促使它選擇根朝下、莖朝上的生長方向呢？這些問題在很長時期內困擾著科學家。
科學家首先想到的是重力，他們從物理學角度認為，地球的引力一定是影響植物生長方向的重要因素。但是，植物的芽和根在改變生長方向時，各部分細胞的生長速度不同，這一切是由誰來決定的呢？達爾文對此也沒有做出合理的解釋。
1926年，美國植物生理學家弗裏·溫特做了一個實驗，他使植物的胚芽鞘一麵對著背光的黑暗處，另一麵接受光照。結果胚芽鞘的生長發生了明顯的變化，漸漸地朝著有光的方向彎曲。
試驗發現，胚芽鞘的遮蔭部分生長加快，受光部分則由於缺少生長素而生長較慢，結果導致彎曲發生。
後來溫特從胚芽鞘中分離出一種化合物——植物生長素，植物生長素具有促使植物生長的功能。於是溫特認為，植物的莖或葉片的彎曲是由於生長素在組織內的不對稱分布造成的。
自溫特發現植物生長素的秘密後，很多科學家投入到這一領域。他們發現，水平放置的根，其上麵比下麵生長陝，致使根向下生長。於是這些科學家提出，也許有一種被稱為“平衡麵”的重力感應物流向根細胞的底部，從而影響生長調節劑在細胞中的分布。可是這種“平衡麵”究竟屬於何物？它又是如何起作用的呢？學者們一時無法知曉。
正當大家都把目光集中在植物生長素身上時，美國俄亥俄州州立大學的植物學家邁克·埃文斯提出了一個嶄新的理論。他認為，無機鈣對於植物的生長方向，起著舉足輕重的作用。
埃文斯解釋說，因為根冠內有極為豐富的含澱粉體的細胞，而澱粉體是一種貯存大量無機鈣的場所，在重力的作用下，澱粉會把內部的鈣送到根冠下側。同樣，植物的芽雖然沒有冠部，但也含有豐富的澱粉體，澱粉體也能將內部的鈣送到上側細胞裏。由於細胞的上端和下端之間有不同的電荷，兩端電荷的不同引起細胞極化。結果，大量被極化的細胞排列在一起，總電荷就很強，足以吸引任何相反電荷的鈣原子，驅使它們在體內移動，引導植物的莖幹總是向上生長，根朝下生長。
到底是誰控製植物的生長方向？目前依然是一個有待於探索的謎。