Si recorre el Valle de la Muerte, una cuenca desértica en California y partes de Nevada, tendrá la garantía de ver un paisaje cubierto de coloridas formaciones geológicas.
Pero este lugar también es conocido por ser el más bajo, seco y caluroso de Norteamérica.
Por "más caluroso" no se entiende solo que la temperatura media diurna en verano alcanza los 49 °C (120 °F), sino que también se ha informado de que puede llegar a subir hasta los 56,7 °C (134,1 °F).
Por lo tanto, no es de extrañar que vastas áreas del parque estén completamente desprovistas de vegetación.
Sin embargo, una especie vegetal se ha adaptado particularmente bien a estas duras condiciones: Tidestromia oblongifolia ( También conocida como hierba de miel de Arizona ) , una planta arbustiva autóctona con flores.
Cuando imaginamos organismos que prosperan en calor extremo, probablemente pensamos en microbios que viven en aguas termales o en chimeneas hidrotermales de las profundidades marinas. Sin embargo, las plantas y los animales complejos tienen muchas más partes móviles que necesitan coordinarse, lo que hace que la supervivencia en calor extremo sea mucho más difícil.
Un nuevo estudio preliminar ha descubierto que la clave de la capacidad de esta planta para sobrevivir a temperaturas muy altas reside en su capacidad para enfriar sus hojas significativamente, muy por debajo de la temperatura ambiente.
Su sistema de refrigeración es tan eficiente que puede soportar temperaturas cercanas al límite superior de la carga tolerable para formas de vida complejas, que es de 60 °C (140 °F).
Para comprender cómo esta planta se adapta a sus condiciones, los investigadores recolectaron semillas de 223 plantas silvestres de toda la zona de distribución de la especie, incluidas poblaciones del propio Valle de la Muerte.
Posteriormente, sometieron a más de 1200 plántulas a un régimen de calor extenuante, aclimatándolas gradualmente antes de exponerlas a temperaturas de 60 °C (140 °F) durante seis u ocho horas diarias durante más de una semana.
No todas las plantas sobrevivieron. Dependiendo de la línea genética, las tasas de supervivencia oscilaron entre poco menos del 2 % y más del 34 %, lo que sugiere que algunos individuos están mejor adaptados al calor extremo que otros.
Planta T. oblongifolia , que crece en el Valle de la Muerte, California, fotografiada como parte de un estudio previo de la planta. (Karin Prado)
Mediante cámaras infrarrojas, los investigadores registraron que, en los días más calurosos, la temperatura de algunas hojas era más de 10 °C inferior a la temperatura ambiente, y en los casos más extremos, la diferencia alcanzó la asombrosa cifra de 13 °C.
Incluso tras ocho días de exposición continua a 60 °C, las plantas supervivientes mantuvieron temperaturas foliares de entre 54 °C y 59 °C, una temperatura increíblemente alta, pero justo por debajo del límite superior de temperatura que se presume para los organismos eucariotas complejos. La eficacia con la que las plantas se enfriaron podría marcar la diferencia entre la vida y la muerte.
El objetivo principal de este estudio era demostrar que esta planta no solo es capaz de tolerar temperaturas más altas que otras plantas, sino también de evitarlas mediante un sistema de refrigeración activo.
Otros estudios sugieren que la adaptación al calor está mediada por interacciones entre mitocondrias y cloroplastos, lo que provoca que estos últimos cambien de forma.
Mediante un estudio más exhaustivo, el equipo intentó dilucidar el mecanismo biológico que subyace a este potente sistema de refrigeración.
El análisis del genoma completo identificó tres regiones de ADN asociadas con la supervivencia a altas temperaturas, lo que sugiere una base genética para esta capacidad. Otras pruebas revelaron claras diferencias entre las hojas expuestas a temperaturas más frías y las expuestas a temperaturas más cálidas.
Las plantas con hojas más frescas activaron mecanismos asociados con el mantenimiento de la apertura de las superficies porosas de las hojas, llamadas estomas. Estas diminutas aberturas permiten que el agua se evapore de la superficie de la hoja, creando el mismo efecto refrescante que la evaporación del sudor en la piel humana.
Para comprobar si este mecanismo de enfriamiento era realmente el responsable de la supervivencia, los investigadores cerraron artificialmente los estomas.
«"Descubrimos que cerrar a la fuerza los estomas (poros en la hoja de la planta) evita que las plantas se enfríen", dijo a ScienceAlert Joanna Feehan, primera autora del estudio e investigadora científica del Plant Sustainability Institute en Michigan.
«"La transpiración se produce en parte por evaporación a través de los estomas, por lo que sabemos que este es un componente importante de su mecanismo de enfriamiento.".
Si bien los investigadores están empezando a comprender el mecanismo, sigue siendo un misterio de dónde proviene el agua necesaria para este importante enfriamiento por evaporación.
La mayoría de las plantas del desierto conservan agua en lugar de evaporarla. A diferencia de muchas especies del desierto, la hierba de miel no tolera bien la sequía y carece de la capacidad de almacenar agua, dependiendo en cambio del agua subterránea disponible bajo los suelos del Valle de la Muerte.
Feehan tiene una hipótesis.
«"Creemos que Tidestromia, "Probablemente se deba a un sistema radicular muy bueno, capaz de absorber agua, a un sistema hidráulico especializado que permite un movimiento eficiente del agua por toda la planta y a una composición de sales, azúcares y proteínas dentro de las células que las mantiene hidratadas durante la transpiración para su refrigeración", explicó.
El estudio, que aún no ha sido revisado por pares, también presenta importantes limitaciones. Los experimentos se realizaron con plántulas jóvenes cultivadas en condiciones controladas con abundante agua, no con plantas maduras adaptadas a los numerosos desafíos del desierto.
Los investigadores también identificaron solo tres amplias regiones genéticas asociadas con la tolerancia al calor, por lo que se necesitarán más investigaciones para determinar los genes específicos responsables.
Véase también: Tras unas lluvias torrenciales sin precedentes, ha reaparecido un lago glacial en el Valle de la Muerte.
Sin embargo, para que no pienses que esto es solo una anécdota divertida, cabe señalar que este trabajo puede tener un impacto directo en cualquier persona que coma.
«"Estamos batiendo récords mundiales de temperatura, y el rendimiento de los cultivos es muy vulnerable al aumento de las temperaturas", dijo Feehan.
« Tidestromia "Ha aprendido a sobrevivir a temperaturas letales para plantas, animales y hongos. Si logramos estudiar estos mecanismos de supervivencia, dispondremos de herramientas más eficaces, y probablemente únicas, para aumentar la resistencia de los cultivos al calor extremo.".
El texto completo del estudio se puede encontrar en BioRxiv.
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