Мы, люди, — очень хрупкое создание. У нас нет коры, костлявых экзопластин или густого меха, защищающих нас от враждебной среды, поэтому нам приходится красть то, что производят другие существа, чтобы выжить в регионах вокруг единственной планеты, которая нас поддерживает. Несколько дней без одежды в самых жарких пустынях Земли были бы более чем достаточны, чтобы убить почти всех нас.
Если бы только у нас была сила адского растения из Долины Смерти.
Не то чтобы учёные из Мичиганского государственного университета (да и вообще кто-либо, кроме меня) когда-либо так их называли. Но, как сообщают профессор Исследовательского фонда Сын Ён «Сью» Ри и научный сотрудник Карин Прадо в своей статье в журнале Current Biology, В статье «Фотосинтетическая акклиматизация является ключевым фактором экспоненциального роста пустынного растения в летние месяцы Долины Смерти» говорится, что Tidestromia oblongifolia – невероятно живучее растение.
T. oblongifolia , произрастающая в Долине Смерти, Калифорния. Карин Прадо.
В отличие от большинства растений в самой жаркой пустыне Калифорнии или за ее пределами, где температура может достигать 49 °C (120 °F), T. oblongifolia на самом деле растет быстрее летом в Долине Смерти, изменяя свой фотосинтез, чтобы стать более устойчивым к жаре.
Хотя эта сверхспособность и не превратит T. oblongifolia в инструмент для терраформирования планеты Меркурий, растущий ущерб от климатического хаоса требует от человечества поиска любых доступных средств для обеспечения продовольственной безопасности. Раскрытие секретов T. oblongifolia может дать образец для генетической модификации сельскохозяйственных культур в самых жарких (и всё более жарких) странах мира, которые меньше всего способствовали возникновению климатического хаоса.
Итак, как же Ри и Прадо разгадали секреты… T. oblongifolia ? Первым шагом была попытка вырастить растения из семян в лаборатории. Но, по словам Прадо, добиться успеха было не так просто. «Когда мы впервые принесли эти семена в лабораторию, нам приходилось бороться, чтобы они вообще проросли», — говорит она.
Проблема заключалась в слишком мягких лабораторных условиях. Поэтому, не вдаваясь в подробности слов Сатаны из «Потерянного рая» Мильтона, который сказал: «Лучше править в аду, чем служить на небесах», решением стало создание еще большего ада. «Как только нам удалось воссоздать условия Долины Смерти в наших камерах для выращивания растений, — говорит Прадо, — они пошли в гору».
Карин Прадо работает с растением T. oblongifolia в камере для выращивания растений, специально оборудованной для имитации условий Долины Смерти. Стерлинг Филд
Используя недавно разработанные камеры для выращивания растений в лаборатории Ри в Институте устойчивости растений при Университете штата Мичиган, Прадо создал настоящий ад на земле, или, по крайней мере, диораму Долины Смерти, с палящим светом и резким изменением суточных температур. Это изменение, которое замедлило рост других жароустойчивых растений в эксперименте, превратило T. oblongifolia из плачущего растения в победителя, утроив свою биомассу всего за 10 дней.
Секрет заключался в митохондриях T. oblongifolia (микроскопических энергетических станциях внутри клеток), которые приближались к хлоропластам (органеллам, ответственным за фотосинтез), поскольку хлоропласты изгибались, принимая «чашеобразные» формы, которые ученые никогда ранее не наблюдали у подобных растений.
Команда Ри предполагает, что такие различия могут помочь T. oblongifolia более эффективно использовать углекислый газ в процессе фотосинтетического производства энергии, даже в суровых условиях Долины Смерти.
Долина Смерти, Калифорния – естественная среда обитания T. oblongifolia Depositphotos
После одного дня экстремальной жары тысячи генов T. oblongifolia , включая те, которые предотвращают повреждение белков, мембран и фотосинтетических органелл, изменяют процессы, в то время как растение производит больше фермента Рубиско-активазы для поддержания фотосинтеза в условиях высокой температуры.
«Это самое жароустойчивое растение из всех когда-либо описанных», — говорит Ри. T. oblongifolia потребовалось всего два дня, чтобы увеличить свою фотосинтетическую способность для выработки энергии и процветания в условиях экстремальной жары, и к 14-му дню оно достигло своей идеальной температуры фотосинтеза в 45 °C (113 °F), что является мировым рекордом для любой известной крупной сельскохозяйственной культуры. Этот рекорд вселяет огромную надежду в мире, где жара становится все сильнее.
В глобальном масштабе основные сельскохозяйственные культуры, такие как соя, кукуруза и пшеница, уже находятся под угрозой из-за повышения температуры. К 2100 году — при условии, что климатический хаос будет продолжать набирать обороты — глобальная температура, вероятно, повысится на 5 °C (9 °F). Также, если предположить, что человечество все еще будет существовать, возникнет постоянно растущая потребность не только в выращивании существующих жароустойчивых культур, но и в создании новых.
« T. oblongifolia показывает нам, что растения способны адаптироваться к экстремальным температурам», — говорит Ри. «Пустынные растения миллионы лет решали задачи, с которыми мы только начинаем сталкиваться. Наконец, у нас есть инструменты, такие как геномика, высокоразрешающая прижизненная визуализация и системная биология, чтобы учиться у них. Сейчас нам нужна более широкая поддержка для проведения подобных исследований».
