Στο αφιλόξενο περιβάλλον της Κοιλάδας του Θανάτου, εκεί όπου η θερμότητα ξεπερνά κατά πολύ τα όρια αντοχής των περισσότερων μορφών ζωής, ένα ταπεινό φυτό όχι μόνο επιβιώνει αλλά αναπτύσσεται εντυπωσιακά. Η μελέτη του μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο καλλιεργούμε τροφή σε εποχές αυξανόμενων θερμοκρασιών.

Η Κοιλάδα του Θανάτου, στη νοτιοανατολική πλευρά της Σιέρρα Νεβάδα, μέσα στην έρημο Μοχάβι, θεωρείται η πιο ξηρή και θερμή περιοχή της Βόρειας Αμερικής, με θερμοκρασίες που έχουν φτάσει τους 56,7 βαθμούς Κελσίου, τις υψηλότερες που έχουν καταγραφεί ποτέ στη Γη. Παρά τις ακραίες συνθήκες, το ενδημικό φυτό Tidestromia oblongifolia όχι μόνο αντέχει τη ζέστη αλλά αξιοποιεί τους καύσωνες για να ενισχύσει την ανάπτυξή του.

Πώς επιβιώνει στη θερμότερη γη του πλανήτη

Επιστήμονες από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν ανακάλυψαν ότι το συγκεκριμένο φυτό επαναπρογραμματίζει το σύστημα φωτοσύνθεσής του και μεταβάλλει την έκφραση των γονιδίων του, ώστε να συνεχίζει τη βιολογική του λειτουργία σε θερμοκρασίες που θα «νέκρωναν» τις περισσότερες γνωστές καλλιέργειες. Τα κύτταρά του προσαρμόζονται με εντυπωσιακή ταχύτητα, μετατρέποντάς το σε το πιο ανθεκτικό στη θερμοκρασία φυτό που έχει καταγραφεί μέχρι σήμερα, μια ανακάλυψη με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη γεωργία.

Όταν οι ερευνητές προσπάθησαν να το καλλιεργήσουν σε ελεγχόμενο περιβάλλον, οι προσπάθειες απέτυχαν αρχικά. Μόνο αφού αναπαρήγαγαν τις πραγματικές συνθήκες της Κοιλάδας του Θανάτου, με έντονο ήλιο και απότομες αυξομειώσεις θερμοκρασίας, το φυτό άρχισε να αναπτύσσεται ραγδαία. Σε δέκα ημέρες η βιομάζα του τριπλασιάστηκε, ενώ παρόμοια θερμοανθεκτικά είδη σταμάτησαν εντελώς την ανάπτυξή τους.

Μέσα σε δύο ημέρες έκθεσης στη ζέστη, το T. oblongifolia ανέβασε το «όριο» φωτοσύνθεσής του, συνεχίζοντας να παράγει ενέργεια. Σε διάστημα δύο εβδομάδων, η ιδανική θερμοκρασία για τη φωτοσύνθεση έφτασε τους 45 βαθμούς Κελσίου, επίπεδο αδιανόητο για τις σημερινές καλλιέργειες.

«Αυτό το φυτό έχει αναπτύξει έναν άκρως αποτελεσματικό τρόπο να λειτουργεί κάτω από ακραία θερμότητα. Η κατανόησή του μπορεί να δώσει λύσεις στις καλλιέργειες ενός θερμότερου πλανήτη» τονίζει η επικεφαλής ερευνήτρια Σουνγκ Γιον Ρι.

Τα μυστικά της αντοχής του

Με τη βοήθεια απεικόνισης ζωντανών κυττάρων και γονιδιωματικής ανάλυσης, οι επιστήμονες εντόπισαν τις βασικές προσαρμογές του φυτού:

  • Τα μιτοχόνδρια μετακινούνται δίπλα στους χλωροπλάστες για να αυξήσουν την ενεργειακή αποδοτικότητα.
  • Οι χλωροπλάστες αποκτούν μια σπάνια, κυπελοειδή μορφή, που επιτρέπει καλύτερη αξιοποίηση του διοξειδίου του άνθρακα.
  • Χιλιάδες γονίδια ενεργοποιούνται ή αναστέλλονται μέσα σε 24 ώρες, για να προστατέψουν τα κύτταρα από τη θερμική καταπόνηση.
  • Το φυτό παράγει αυξημένες ποσότητες του ενζύμου Rubisco activase, που εξασφαλίζει λειτουργική φωτοσύνθεση ακόμη και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

Καινοτομία για τη γεωργία του αύριο

Με τις προβλέψεις να δείχνουν ότι η μέση παγκόσμια θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί έως και 5 βαθμούς Κελσίου μέχρι το 2100, οι βασικές καλλιέργειες –σιτάρι, καλαμπόκι, σόγια– εμφανίζουν ήδη σημαντικές μειώσεις αποδόσεων λόγω καύσωνα.

Το Tidestromia oblongifolia προσφέρει ένα λειτουργικό μοντέλο προσαρμογής: δεν αντέχει απλώς τη ζέστη, αλλά «μαθαίνει» από αυτήν και αναπροσαρμόζει τη βιολογία του. Η πρόκληση πλέον είναι η μεταφορά αυτού του γενετικού «κώδικα» σε καλλιέργειες μαζικής παραγωγής.

«Τα φυτά της ερήμου έχουν ήδη λύσει προβλήματα που η γεωργία αρχίζει τώρα να αντιμετωπίζει» λέει η Ρι. «Πλέον έχουμε τα εργαλεία για να μάθουμε από αυτά. Χρειαζόμαστε μόνο επένδυση και χρόνο».

Η ομάδα της μελετά πώς συγκεκριμένα γονίδια και κυτταρικές δομές του T. oblongifolia μπορούν να ενσωματωθούν σε καλλιέργειες, δημιουργώντας νέες γενιές φυτών που δεν θα καταρρέουν στον καύσωνα.

Διαβάστε ακόμη

Ευρωπαϊκή γεωργία: Οι φυσικές καταστροφές εξανέμισαν $353 δισ. μέσα σε τρεις δεκαετίες (διάγραμμα)

Η Ευρώπη μετρά τις επιπτώσεις από τους δασμούς Τραμπ (γράφημα)

Η ελληνική τέχνη στο Παρίσι και στο Ζάππειο – Οι δύο μεγάλες δημοπρασίες του φθινοπώρου

Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα