به گزارش جماران مطالعه‌ای جدید به شناسایی گیاهی با ویژگی‌های منحصربهفرد انجامیده که می‌تواند به پرورش محصولات زراعی مقاوم در برابر گرمای شدید ناشی از تغییرات اقلیمی کمک کند. این گیاه توانسته است در یکی از سخت‌ترین نقاط زمین رشد کند؛ جایی به نام دره مرگ در کالیفرنیا، که دمای هوا در تابستان از ۴۹ درجه سانتی‌گراد فراتر می‌رود.
این گیاه بومی که تایدسترومیا با برگ‌های بیضی (Tidestromia oblongifolia) نام دارد، توانسته در آن شرایط کشنده رشد و شکوفایی یابد.
پژوهشگران برای درک چگونگی سبز و زنده ماندن این گیاه در محیطی که بیشتر گیاهان ظرف چند ساعت خشک می‌شوند، بذرهای آن را از بیابان‌های خشک دره مرگ جمع‌آوری کردند. در ابتدا تصور می‌کردند هر تلاشی برای رویاندن آن در آزمایشگاه بی‌فایده است، اما با شبیه‌سازی دقیق شرایط طبیعی سخت زیستگاه آن در اتاق‌های رشد مصنوعی، اتفاقی شگفت‌انگیز رخ داد: نهال‌های کوچک با سرعتی بی‌سابقه شروع به رشد کردند و تنها طی ده روز، جرم زیستی آن‌ها سه برابر شد، در حالی که گیاهان مشابه از نظر ژنتیکی (و معروف به تحمل گرما) به‌کلی از رشد بازایستادند.
نتایج منتشرشده در نشریه Current Biology نشان داد این گیاه نه تنها در دماهای مرگبار برای بیشتر گیاهان زنده می‌ماند، بلکه سیستم فتوسنتز خود را به‌طور پویا بازتنظیم می‌کند تا در دمای بالا نیز کارآمد بماند. زمانی که تنها دو روز در معرض گرمای مشابه دره مرگ قرار گرفت، دامنه آسایش نوری خود را افزایش داد و بدون افت عملکرد به تولید انرژی ادامه داد.
پس از دو هفته سازگاری، دمای بهینه فتوسنتز آن به ۴۵ درجه سانتی‌گراد رسید — مقداری که از همه محصولات زراعی شناخته‌شده تاکنون بالاتر است.
این نتایج نشان می‌دهد که این گیاه مقاوم‌ترین نمونه نسبت به گرما در میان انواع شناخته‌شده است و الگویی عملی برای درک سازگاری سریع گیاهان با دمای بالا فراهم می‌کند. این یافته‌ها می‌تواند ابزارهایی جدید برای تولید محصولات مقاوم در برابر موج‌های گرمایی آینده در اختیار دانشمندان بگذارد.
تحلیل‌های فیزیولوژیکی و ژنتیکی نشان دادند که توانایی شگفت‌انگیز این گیاه حاصل مجموعه‌ای هماهنگ از تغییرات درون‌سلولی است. در شرایط مشابه دره مرگ، میتوکندری‌ها (کارخانه‌های انرژی سلول) به‌سوی کلروپلاست‌ها (محل انجام فتوسنتز) حرکت می‌کنند تا در کنارشان قرار گیرند. هم‌زمان، خود کلروپلاست‌ها شکلشان را تغییر داده و به صورت «فنجان‌های کوچک» درمی‌آیند — ساختاری که پیش‌تر در گیاهان عالی مشاهده نشده بود. این ساختار تازه احتمالاً به گیاه کمک می‌کند تا دی‌اکسیدکربن را بهتر بازیافت کند و تولید انرژی را در گرمای شدید حفظ نماید.
تجزیه و تحلیل بیان ژن‌ها نشان داد که هزاران ژن تنها در ۲۴ ساعت از قرار گرفتن در معرض گرما، فعالیت خود را تغییر می‌دهند. از جمله این ژن‌ها، ژن‌هایی هستند که از پروتئین‌ها، غشاها و اجزای حساس فتوسنتزی در برابر آسیب محافظت می‌کنند. همچنین گیاه تولید آنزیمی به نام روبیسکو اکتیواِیز (Rubisco Activase) را افزایش می‌دهد، که باعث تداوم فتوسنتز در دمای بالا می‌شود.
اهمیت این نتایج در چشم‌انداز آینده کشاورزی بسیار زیاد است، زیرا انتظار می‌رود تا پایان قرن حاضر میانگین دمای جهانی حدود ۵ درجه افزایش یابد، امری که باعث کاهش عملکرد محصولات اساسی مانند گندم، ذرت و سویا می‌شود.
با افزایش جمعیت جهانی، نیاز به راه‌حل‌های علمی برای بالا بردن مقاومت محصولات در برابر گرما بدون کاهش بازدهی روزبه‌روز بیشتر می‌شود. این گیاه نشان می‌دهد که طبیعت خود ابزارهای لازم برای سازگاری با شرایط سخت را در اختیار دارد، تنها کافی است سازوکارهای آن به‌درستی فهمیده شوند.
دانشمندان اکنون در حال بررسی چگونگی انتقال این ویژگی‌های منحصربهفرد به محصولات زراعی رایج هستند — امری که می‌تواند به دگرگونی بنیادین در کشاورزی عصر گرمایش جهانی منجر شود.
این پژوهش همچنین توجه دانشمندان را به اهمیت مطالعه گیاهان کمتر شناخته‌شده در محیط‌های بسیار گرم یا سرد جلب کرده است. در حالی که تحقیقات گذشته بیشتر بر گونه‌های آزمایشگاهی مانند Arabidopsis یا محصولات اصلی نظیر گندم، برنج و ذرت متمرکز بود، گیاهان بیابانی همچون Tidestromia oblongifolia گنجینه‌ای از راه‌حل‌های طبیعی تکاملی هستند که در طول میلیون‌ها سال شکل گرفته‌اند — راه‌حل‌هایی که می‌توانند ناجی کشاورزی مدرن در برابر اقلیم خشن باشند.
پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته مانند تحلیل ژنومی دقیق و تصویربرداری زنده با وضوح بسیار بالا در حال رمزگشایی از این سازوکارها در سطح سلولی و مولکولی‌اند. نتایج اولیه نشان می‌دهد برخی ژن‌های مقاوم به گرما در این گیاه به‌صورت هماهنگ و کنترل‌شده فعال می‌شوند، که شاید بتوان آن‌ها را بدون تغییر در ویژگی‌های کشاورزی پایه، به دیگر گیاهان منتقل کرد.
به باور پژوهشگران، این مطالعه تنها درباره بقای یک گیاه در گرمای بیابان نیست، بلکه نقشه راهی برای سازگاری کلی گیاهان با تغییرات سریع اقلیمی ارائه می‌دهد. درک عمیق این فرآیندها می‌تواند راه را برای تولید محصولاتی هموار کند که نه‌تنها گرما را تحمل می‌کنند، بلکه در آن شکوفا می‌شوند — گامی حیاتی برای تأمین امنیت غذایی جهانی در دهه‌های آینده.
این تلاش‌ها بر این باور استوار است که پاسخ همه پرسش‌های بشر در دل طبیعت نهفته است. گیاهان بیابانی نه‌فقط با گرما، بلکه با کم‌آبی، مدیریت انرژی و حفاظت سلولی نیز سازگار شده‌اند — ویژگی‌هایی که می‌توانند به‌طور مستقیم در کشاورزی آینده به کار گرفته شوند.
آزمایش‌های اولیه نشان می‌دهد که به‌کارگیری این آموزه‌ها می‌تواند در آینده به پرورش گونه‌های جدیدی از گندم یا برنج منجر شود که در مناطق خشک و گرم رشد می‌کنند، بدون نیاز به آب فراوان یا کود زیاد. چنین پیشرفتی می‌تواند زمینه‌ساز تبدیل بیابان‌ها به مراکز تولید پایدار غذا باشد.
دانشمندان امیدوارند این تلاش‌ها به نسل تازه‌ای از محصولات زیستی مقاوم در برابر گرما بینجامد و نگرش بشر به کشاورزی را دگرگون کند، زیرا در دوران گرمایش سریع زمین و خشکسالی‌های فزاینده، دیگر زمان آن رسیده که از محصولات وابسته به شرایط ایده‌آل عبور کنیم و به سوی محصولاتی برویم که در سخت‌ترین شرایط نیز زنده می‌مانند.