Mirties slėnis JAV garsėja kaip viena karščiausių ir sausiausių vietų Šiaurės Amerikoje, kur vasarą oro temperatūra dažnai pakyla iki maždaug 49 laipsnių. Vis dėlto šiame kraštovaizdyje auga augalas, kuris, kaip rodo naujas mokslinis darbas, geba išgyventi net tada, kai aplinkos karštis priartėja prie 60 laipsnių ribos.
Tyrėjų dėmesį patraukė rūšis Tidestromia oblongifolia, dar vadinama Arizonos honeysweet. Ji prisitaikiusi ne vien pakelti kaitrą, bet ir aktyviai jos išvengti, nes gali reikšmingai atvėsinti savo lapus žemiau aplinkos oro temperatūros.
Norėdami suprasti šį reiškinį, mokslininkai surinko sėklas iš 223 laukinių augalų visoje rūšies paplitimo teritorijoje, įskaitant populiacijas iš Mirties slėnio. Iš jų buvo išauginta daugiau nei 1 200 daigų, kurie palaipsniui aklimatizuoti ir vėliau kasdien 6–8 valandas veikiami 60 laipsnių temperatūros ilgiau nei savaitę.
Ne visi augalai išgyveno: priklausomai nuo genetinės linijos, išlikimas svyravo nuo kiek mažiau nei 2 proc. iki daugiau nei 34 proc. Tai rodo, kad net tos pačios rūšies viduje atsparumas karščiui gali labai skirtis, o lemiamas veiksnys gali būti konkretūs paveldimi bruožai.
Naudodami infraraudonųjų spindulių kameras, tyrėjai fiksavo, kad karščiausiomis dienomis kai kurių lapų temperatūra buvo daugiau nei 10 laipsnių žemesnė nei aplinkos oras. Kraštutiniais atvejais skirtumas siekė apie 13 laipsnių, o tai tokiose sąlygose prilygsta natūraliam augalo oro kondicionieriui.
Net po aštuonių dienų 60 laipsnių kaitroje išgyvenę daigai palaikė maždaug 54–59 laipsnių lapų temperatūrą. Nors tai vis dar ekstremalu, tokia riba, mokslininkų vertinimu, gali būti kritiškai svarbi kompleksinei gyvybei, nes per didelis audinių įkaitimas sutrikdo pagrindines ląstelių funkcijas.
Tyrimas išskyrė svarbų mechanizmą: augalai, kurių lapai buvo vėsesni, aktyviau palaikė atviras žioteles, per kurias vyksta transpiracija. Vandeniui garuojant nuo lapo paviršiaus, susidaro vėsinimo efektas, labai panašus į žmogaus prakaitavimą.
„Pastebėjome, kad priverstinai užvėrus žioteles, augalas nebegali taip efektyviai vėsintis“, – sakė tyrimo autorė Joanna Feehan.
„Kadangi dalis transpiracijos yra garavimas per žioteles, matome, jog tai yra viena pagrindinių šio vėsinimo mechanizmo sudedamųjų dalių“, – pridūrė ji.
Kartu mokslininkai pabrėžia paradoksą: dauguma dykumų augalų kaip tik taupo vandenį, o ne jį garina. Ši rūšis, priešingai, greičiausiai remiasi po dirvožemiu esančiu gruntiniu vandeniu, todėl gali sau leisti intensyviau garinti drėgmę, kad apsaugotų lapus nuo mirtinos kaitros.
Autorės teigimu, galimas paaiškinimas būtų ypač efektyvi šaknų sistema ir vandens pernašos „hidraulika“ augale, taip pat ląstelėse esančių druskų, cukrų ir baltymų sudėtis, padedanti išlaikyti hidrataciją transpiracijos metu. Vis dėlto ši hipotezė dar reikalauja papildomų patikrinimų.
Tyrimo rezultatai turi ir ribojimų: eksperimentai atlikti su jaunuoliais daigais kontroliuojamomis sąlygomis, kai vandens netrūko, todėl realiomis dykumos sąlygomis suaugę augalai gali susidurti su kitais apribojimais. Be to, kol kas identifikuotos tik trys plačios DNR sritys, susijusios su išgyvenimu, tad konkrečių genų paieškos dar laukia.
Vis dėlto praktinė šios krypties reikšmė gali būti labai didelė, ypač žemės ūkiui. Augant karščio bangų dažniui ir intensyvumui, pasėlių derlius daugelyje regionų tampa vis labiau pažeidžiamas, todėl tokie natūralūs prisitaikymo sprendimai gali padėti kurti atsparesnes veisles.
„Visame pasaulyje fiksuojame vis naujus karščio rekordus, o pasėlių derlius yra jautrus temperatūros augimui“, – sakė Joanna Feehan.
„Jei perprasime, kaip Tidestromia išgyvena temperatūrose, kurios kitoms gyvybės formoms yra pražūtingos, galėsime gauti naujų ir galbūt unikalių įrankių, padedančių didinti augalų atsparumą karščio bangoms“, – teigė ji.