Ова растение од Долината на смртта преживува 60 °C со ладење на сопствените листови
Прошетајте низ Долината на смртта, пустински басен во Калифорнија и делови од Невада, и речиси сигурно ќе видите шарена геологија од сите страни. Но ова место е познато и како најниската, најсувата и најжешката точка во Северна Америка. Во лето, нормалните дневни температури достигнуваат 49 °C, а е забележано дека се искачиле и до 56,7 °C. Затоа не зачудува што во огромни делови од паркот воопшто не растат растенија.
In This Article:
- Tidestromia oblongifolia расте таму каде што сложениот живот се доближува до својата граница
- Од 223 диви растенија до повеќе од 1.200 садници во тест со 60 °C
- Инфрацрвените камери измерија листови и до 13 °C поладни од воздухот
- Кога стомите беа присилно затворени, механизмот за ладење се наруши
- Фихан ја бара водата во корени, хидраулика и соли во клетките
- Една пустинска грмушка може да отвори пат кон култури што преживуваат жешки бранови
Tidestromia oblongifolia расте таму каде што сложениот живот се доближува до својата граница
Еден вид флора особено добро се приспособил на овие сурови услови: Tidestromia oblongifolia, позната и како Arizona honeysweet, ниско автохтоно цветно растение. Кога ќе се помисли на организми што сакаат екстремна жештина, најверојатно прво на ум доаѓаат микроби што напредуваат во топли извори или во длабокоморски хидротермални отвори. Но сложените растенија и животни имаат многу повеќе делови што треба да функционираат усогласено, па преживувањето на екстремна жештина е многу потешко. Нова предпечатна студија открива дека клучот е во тоа што ова растение може значително да ги излади сопствените листови, далеку под температурата на околниот воздух. Тоа го прави толку ефикасно што може да преживее температури што се доближуваат до горната граница за сложен живот, проценета на 60 °C.
Од 223 диви растенија до повеќе од 1.200 садници во тест со 60 °C
За да разберат како се справува ова растение, истражувачите собрале семиња од 223 диви растенија низ целиот ареал на видот, вклучувајќи популации од самата Долина на смртта. Потоа изложиле повеќе од 1.200 садници на суров топлински режим. Најпрво постепено ги привикнувале, а потоа секој ден, повеќе од една недела, ги изложувале на 60 °C во траење од шест до осум часа. Не преживеало секое растение. Во зависност од генетската линија, преживувањето се движело од нешто под 2 проценти до повеќе од 34 проценти, што укажува дека некои единки се подобро приспособени на екстремна жештина од други.
Инфрацрвените камери измерија листови и до 13 °C поладни од воздухот
На најжешките денови, истражувачите забележале дека некои листови биле повеќе од 10 °C поладни од воздухот околу нив. Во најекстремните случаи, разликата достигнала зачудувачки 13 °C. Дури и по осум последователни дена на жештина од 60 °C, растенијата што преживеале ги одржале температурите на листовите меѓу приближно 54 °C и 59 °C. Тоа и понатаму е неверојатно жешко, но сепак е веднаш под проценетата горна термална граница за сложен еукариотски живот. Колку добро растението се ладело, го одредувало исходот: живот или смрт. Важен дел од ова истражување било да се покаже дека растението не само што може да поднесе повисоки температури од други растенија, туку дека може и да ги избегне преку активно ладење.
Кога стомите беа присилно затворени, механизмот за ладење се наруши
Други истражувања сугерираат дека приспособувањето на жештина е овозможено преку интеракција меѓу митохондриите и хлоропластите, што резултира со промена на формата на хлоропластите. Истражувачкиот тим потоа подлабоко ја барал биолошката машинерија зад овој силен систем за ладење. Анализи на целиот геном откриле три региони на ДНК поврзани со преживување на жештина, што покажува дека оваа способност има генетска основа. Други тестови покажале јасни разлики меѓу поладните и пожешките листови. Растенијата со поладни листови активирале патишта поврзани со одржување отворени на лисните пори, наречени стоми. Овие ситни отвори овозможуваат водата да испарува од површината на листот, создавајќи ист ефект на ладење како испарувањето пот од човечката кожа. За да проверат дали овој механизам навистина е одговорен за преживувањето, истражувачите вештачки ги затвориле стомите. „Откривме дека присилното затворање на стомите (порите на листот на растението) го попречи ладењето,“ изјави за ScienceAlert Џоана Фихан, прв автор на студијата и постдокторски соработник во Институтот за отпорност на растенијата во Мичиген. „Дел од транспирацијата е испарување преку стомите, па затоа знаеме дека ова е главна компонента на нивниот механизам за ладење.“
Фихан ја бара водата во корени, хидраулика и соли во клетките
Иако истражувачите почнуваат да го разбираат механизмот, сè уште е мистерија од каде доаѓа водата потребна за толку значајно испарувачко ладење. Повеќето пустински растенија штедат вода, наместо да ја испаруваат. За разлика од многу пустински видови, honeysweet не е особено отпорен на суша и не складира вода, туку се потпира на подземна вода достапна под почвите на Долината на смртта. Фихан има хипотеза. „Мислиме дека Tidestromia веројатно има коренов систем што е многу добар во впивање вода, специјализирана хидраулика што добро ја движи водата низ растението, и состави од соли/шеќер/протеини во нивните клетки што ги одржуваат хидрирани додека транспирираат за да се ладат,“ рече таа. Студијата, која сè уште не е рецензирана, има и важни ограничувања. Експериментите биле спроведени на млади садници одгледувани во контролирани услови со изобилство вода, а не на зрели растенија што се справуваат со сите сложености на пустината. Истражувачите идентификувале само три широки генетски региони поврзани со толеранција на жештина, па за да се утврдат конкретните гени што се одговорни ќе биде потребна дополнителна работа.
Една пустинска грмушка може да отвори пат кон култури што преживуваат жешки бранови
Ова не е само интересен научен податок. Резултатите можат директно да влијаат врз секој што јаде храна. „Глобално рушиме рекорди на жештина и приносите од културите се многу ранливи на зголемените температури,“ рече Фихан. „Tidestromia сфатила како да преживее на температури што инаку се смртоносни за растенијата, животните и габите. Ако успееме да ги научиме тие механизми за преживување, ќе имаме повеќе, и веројатно многу единствени, алатки за да ги направиме културите поотпорни на жешки бранови.“ Целата студија може да се прочита на BioRxiv. Поврзано: Езеро од леденото доба повторно се појави во Долината на смртта по рекордни дождови. Оваа статија е проверена од Рејчел Гарнер и уредена од Питер Докрил. Иако се гордееме со нашиот процес, сепак сме само луѓе. Ако забележите грешка, ве молиме известете не.