植物的枝干往上长，根却往地下扎，这是一个极为普通的现象，然而为什么会这样呢？它是怎样懂得“上”和“下”的概念呢？又是什么力量促使它选择根朝下、茎朝上的生长方向呢？这些问题在很长时期内困扰着科学家。
科学家首先想到的是重力，他们从物理学角度认为，地球的引力一定是影响植物生长方向的重要因素。但是，植物的芽和根在改变生长方向时，各部分细胞的生长速度不同，这一切是由谁来决定的呢？达尔文对此也没有做出合理的解释。
1926年，美国植物生理学家弗里·温特做了一个实验，他使植物的胚芽鞘一面对着背光的黑暗处，另一面接受光照。结果胚芽鞘的生长发生了明显的变化，渐渐地朝着有光的方向弯曲。
试验发现，胚芽鞘的遮荫部分生长加快，受光部分则由于缺少生长素而生长较慢，结果导致弯曲发生。
后来温特从胚芽鞘中分离出一种化合物——植物生长素，植物生长素具有促使植物生长的功能。于是温特认为，植物的茎或叶片的弯曲是由于生长素在组织内的不对称分布造成的。
自温特发现植物生长素的秘密后，很多科学家投入到这一领域。他们发现，水平放置的根，其上面比下面生长陕，致使根向下生长。于是这些科学家提出，也许有一种被称为“平衡面”的重力感应物流向根细胞的底部，从而影响生长调节剂在细胞中的分布。可是这种“平衡面”究竟属于何物？它又是如何起作用的呢？学者们一时无法知晓。
正当大家都把目光集中在植物生长素身上时，美国俄亥俄州州立大学的植物学家迈克·埃文斯提出了一个崭新的理论。他认为，无机钙对于植物的生长方向，起着举足轻重的作用。
埃文斯解释说，因为根冠内有极为丰富的含淀粉体的细胞，而淀粉体是一种贮存大量无机钙的场所，在重力的作用下，淀粉会把内部的钙送到根冠下侧。同样，植物的芽虽然没有冠部，但也含有丰富的淀粉体，淀粉体也能将内部的钙送到上侧细胞里。由于细胞的上端和下端之间有不同的电荷，两端电荷的不同引起细胞极化。结果，大量被极化的细胞排列在一起，总电荷就很强，足以吸引任何相反电荷的钙原子，驱使它们在体内移动，引导植物的茎干总是向上生长，根朝下生长。
到底是谁控制植物的生长方向？目前依然是一个有待于探索的谜。