Iratkozzon fel hírlevelünkre 
Itt állíthatja be, hogy a Google keresőben elsők között legyen az Origo.huA Tidestromia oblongifolia intenzív párologtatással akár 13 Celsius-fokkal is hűvösebben képes tartani a leveleit a környező levegőnél. Emiatt a hőségtűrő növény még egy 60 Celsius-fokos környezetben is életben maradhat.
Az amerikai Halál-völgy (Death Valley) egy javarészt Kaliforniában, kisebb részben pedig Nevadában elterülő sivatagi medence, amely egyben Észak-Amerika legalacsonyabban fekvő, legszárazabb és legforróbb területe is. A nyári nappali hőmérséklet itt rendszeresen eléri a 49 Celsius-fokot, sőt, a feljegyzések szerint mértek már 56,7 Celsius-fokot is a régióban. Bár a park hatalmas kiterjedésű pusztaságain többnyire semmilyen növényzet nem marad meg, egy különleges faj, a Tidestromia oblongifolia sikeresen alkalmazkodott a mostoha körülményekhez. Mi lehet a hőségtűrő növény titka?
Fotó: Karine Prado
Akár 13 Celsius-fokkal is hűvösebbek lehetnek a hőségtűrő növény levelei
A kutatók a faj teljes elterjedési területén – így a Halál-völgyben is – vizsgálták a növényt, és összesen 223 vadon élő példánytól gyűjtöttek magokat. Ebből több mint 1200 csíranövényt neveltek fel és vontak be a kísérletbe. Miután fokozatosan hozzászoktatták őket a magas hőmérséklethez, több mint egy héten keresztül, naponta hat-nyolc órára extrém, 60 Celsius-fokos hőségnek tették ki a példányokat.
Bár nem minden egyed élte túl a tesztet, a túlélési arány a genetikai vonaltól függően 2 és 34 százalék között mozgott, ami jól mutatja, hogy bizonyos példányok sokkal sikeresebben alkalmazkodtak a szélsőséges hőséghez.
Az infravörös felvételek tanúsága szerint a legforróbb napokon a levelek hőmérséklete több mint 10, esetenként pedig akár 13 Celsius-fokkal is elmaradt a környező levegőétől.
Nyolc egymást követő nap extrém hőterhelése után a túlélő növények leveleinek hőmérséklete 54 és 59 Celsius-fok között maradt. Bár ez még mindig rendkívül magas érték, éppen alatta marad az összetett eukarióta élőlények becsült felső hőségtűrési határának.
A túlélés kulcsa tehát egyértelműen a hűtés hatékonysága volt.
Hogyan hűti magát a növény az extrém forróságban?
Fontos kiemelni, hogy a növény nem pusztán passzívan elviseli a forróságot, hanem aktívan csökkenti a levelei hőmérsékletét. Egy teljes genomra kiterjedő elemzés során a kutatók három olyan DNS-régiót is azonosítottak, amelyek egyértelmű kapcsolatban állnak a túléléssel, így e „szuperképesség” mögött szilárd genetikai alapok húzódnak. Más vizsgálatok rávilágítottak arra is, hogy a mitokondriumok és a kloroplasztiszok összehangolt kölcsönhatása szintén elengedhetetlen a sikeres alkalmazkodáshoz – e folyamat részeként maguk a kloroplasztiszok is megváltoztatják az alakjukat.
A hűvösebb levelű példányoknál olyan folyamatok indultak be, amelyek folyamatosan nyitva tartották a sztómákat (a levelek felszínén található apró gázcserenyílásokat). Ezeken a nyílásokon keresztül nagy mennyiségű víz tud elpárologni. Ez a fajta párologtatásos hűtés nagyon hasonló ahhoz a mechanizmushoz, ahogyan az emberi bőrről elpárolgó izzadság hűti le a testünket.
- Amikor a kutatók a kísérletek során mesterségesen lezárták a sztómákat, a növény azonnal elvesztette hatékony hűtőképességét.
A legnagyobb kérdés: hogyan jut elegendő vízhez a növény?
Míg a legtöbb sivatagi növény minden csepp vizet igyekszik megőrizni, a Tidestromia oblongifolia meglepő módon rengeteg nedvességet párologtat el. Ráadásul nem is kifejezetten szárazságtűrő, és nem raktároz jelentős vízkészleteket sem. Túlélése azon múlik, hogy képes hozzáférni a Halál-völgy mélyén megbúvó felszín alatti vizekhez.
Bár a szakértők egyelőre nem tudják hajszálpontosan megmagyarázni, miként fedezi a növény ezt az elképesztő vízigényt, Joanna Feehan – a tanulmány első szerzője és a michigani Plant Resilience Institute kutatója – szerint a titok nyitja a rendkívül hatékony gyökérrendszerben rejlik. A növény egyedülálló vízszállító hálózata villámgyorsan eljuttatja a felszívott nedvességet a hajtásokba, miközben a sejtjeiben található sók, cukrok és fehérjék speciális összetétele is hozzájárulhat az optimális vízháztartás fenntartásához.
A vizsgálat korlátai
Érdemes megjegyezni, hogy a bioRxiv oldalon publikált tanulmány még nem esett át a hivatalos szakmai lektoráláson. Emellett a kísérleteket fiatal csíranövényeken, szigorúan ellenőrzött körülmények és folyamatos, bőséges vízellátás mellett végezték. A természetben a kifejlett egyedeknek a sivatag sokkal összetettebb és kiszámíthatatlanabb kihívásaival kell megbirkózniuk. Mivel a kutatók eddig csupán három, a hőségtűréssel összefüggő főbb genetikai régiót azonosítottak, a képességért felelős gének pontos feltérképezéséhez még további, mélyreható vizsgálatokra lesz szükség.
Élet-halál kérdés lehet a szupernövény titkának megfejtése
Feehan hangsúlyozta: a klímaváltozás korában, amikor sorra dőlnek a melegrekordok és egyre kevesebb a csapadék, a mezőgazdaság hatalmas nyomás alá kerül, a terméshozamok pedig drasztikusan csökkennek.
Éppen ezért az új, hőségtűrő növények nemesítése a jövőben szó szerint létfontosságúvá válhat.
A Tidestromia oblongifolia olyan perzselő hőmérsékleten is vígan megél, amely más növények, állatok és gombák számára már azonnali pusztulást jelentene. A kutatók bíznak benne, hogy e túlélési mechanizmusok alapos megismerése új távlatokat nyithat a haszonnövények ellenállóbbá tételében, ami a jövő egyre gyakoribb és pusztítóbb hőhullámai idején felbecsülhetetlen értéket fog képviselni.
