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Nella Death Valley della California, dove il caldo estivo spesso supera i 120 gradi Fahrenheit, la sopravvivenza sembra quasi impossibile. Eppure, tra il terreno screpolato e l’intensa luce solare, una pianta autoctona non solo resiste ma fiorisce.
Quella pianta, Tidestromia oblongifoliaha aiutato gli scienziati della Michigan State University a rivelare come la vita possa persistere in condizioni così estreme. Le loro scoperte offrono una potenziale guida per lo sviluppo di colture che possano sopravvivere in un clima sempre più caldo.
In uno studio pubblicato su Biologia attualeLo riferiscono il professore della Fondazione di ricerca Seung Yon “Sue” Rhee e la specialista di ricerca Karine Prado T. oblongifolia in realtà cresce più rapidamente nelle condizioni estive della Death Valley. La pianta riesce a raggiungere questo obiettivo mettendo a punto il suo sistema fotosintetico per resistere agli effetti dannosi del calore.
Una pianta che diventa più forte con il caldo
Per Prado, il progetto è iniziato con una semplice domanda: come può questa pianta rimanere verde e sana quando la maggior parte delle altre appassirebbe nel giro di poche ore?
“Quando abbiamo riportato questi semi in laboratorio per la prima volta, stavamo lottando solo per farli crescere”, ha detto Prado. “Ma una volta che siamo riusciti a imitare le condizioni della Death Valley nelle nostre camere di crescita, hanno preso il volo.”
Lavorando con i colleghi del laboratorio Rhee presso il Plant Resilience Institute della MSU, Prado ha utilizzato camere di crescita costruite su misura per riprodurre la luce intensa del deserto e gli estremi sbalzi di temperatura giornalieri. I risultati furono sorprendenti. In soli 10 giorni, T. oblongifolia ha triplicato la sua biomassa. Nel frattempo, altre specie affini note per la loro tolleranza al calore hanno smesso del tutto di crescere.
La pianta più resistente al calore del mondo
Dopo soli due giorni di caldo estremo, T. oblongifolia ha ampliato la sua zona di comfort fotosintetico, permettendogli di continuare a produrre energia in modo efficiente. Nel giro di due settimane, la sua temperatura fotosintetica ottimale è salita a 45 gradi Celsius (113 gradi Fahrenheit), superiore a quella di qualsiasi coltura importante mai registrata.
“Questa è la pianta più resistente al calore mai documentata”, ha detto Rhee. “Capire come T. oblongifolia L’acclimatazione al caldo ci offre nuove strategie per aiutare le colture ad adattarsi a un pianeta che si riscalda”.
Come funziona il sopravvissuto al deserto
Utilizzando una combinazione di test fisiologici, imaging dal vivo e analisi genomica, il gruppo di ricerca ha scoperto come T. oblongifolia coordina più sistemi biologici per sopravvivere.
Sotto il calore pari alla Valle della Morte, i mitocondri della pianta – le strutture che generano energia – si avvicinano ai cloroplasti, dove avviene la fotosintesi. Allo stesso tempo, i cloroplasti si rimodellano in forme distintive “a coppa” mai osservate prima nelle piante superiori. Questi adattamenti potrebbero aiutare la pianta a catturare e riciclare l’anidride carbonica in modo più efficiente, mantenendo la produzione di energia anche in condizioni di stress.
Entro 24 ore dall’esposizione al calore, migliaia di geni modificano la loro attività. Molti sono coinvolti nella protezione di proteine, membrane e macchinari fotosintetici dai danni. La pianta aumenta anche la produzione di un enzima noto come attivasi Rubisco, che aiuta a mantenere il corretto funzionamento della fotosintesi alle alte temperature.
Lezioni per l’agricoltura del futuro
Con l’aumento previsto della temperatura globale fino a 5 gradi Celsius entro la fine del secolo, il caldo estremo sta già riducendo i raccolti di colture essenziali come grano, mais e soia. Mentre la popolazione mondiale cresce, gli scienziati si affrettano a trovare modi per sostenere la produzione alimentare.
“T. oblongifolia ci mostra che le piante hanno la capacità di adattarsi alle temperature estreme”, ha detto Rhee. “Se riuscissimo a imparare come replicare questi meccanismi nelle colture, ciò potrebbe trasformare l’agricoltura in un mondo più caldo”.
Imparare dai sopravvissuti più tenaci della natura
Per decenni, la biologia vegetale si è concentrata su specie modello facili da coltivare, come l’Arabidopsis, il riso e il mais. Rhee ritiene che sia giunto il momento di guardare oltre queste piante familiari e studiare le specie che si sono evolute per resistere agli ambienti più difficili del mondo.
“Le piante del deserto hanno impiegato milioni di anni a risolvere le sfide che stiamo solo iniziando ad affrontare”, ha detto. “Abbiamo finalmente gli strumenti, come la genomica, l’imaging dal vivo ad alta risoluzione e la biologia dei sistemi, per imparare da loro. Ciò di cui abbiamo bisogno ora è un sostegno più ampio per perseguire questo tipo di ricerca.”
Il suo laboratorio sta già applicando queste intuizioni, studiando il modo in cui i geni e le strutture cellulari che producono T. oblongifolia la sua straordinaria resilienza potrebbe essere utilizzata per rendere le colture alimentari più resistenti al calore.
“Questa ricerca non ci dice solo come una pianta del deserto combatte il caldo”, ha detto Prado. “Ci fornisce una tabella di marcia su come tutte le piante potrebbero adattarsi a un clima che cambia.”
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Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com