Faça uma caminhada pelo Vale da Morte, uma bacia desértica na Califórnia e em partes de Nevada, e você certamente verá uma paisagem coberta de formações geológicas coloridas.
Mas este lugar também é conhecido por ser o local mais baixo, mais seco e mais quente da América do Norte.
Por "mais quente" entende-se não apenas que a temperatura média diurna no verão atinge 49°C (120°F), mas também que já foi relatado que ela chega a 56,7°C (134,1°F).
Não é, portanto, surpreendente que vastas áreas do parque estejam completamente desprovidas de vegetação.
No entanto, uma espécie vegetal adaptou-se particularmente bem a essas condições adversas: Tidestromia oblongifolia ( também conhecida como capim-mel do Arizona ) , uma planta arbustiva nativa com flores.
Ao imaginar organismos que prosperam em calor extremo, você provavelmente pensa em micróbios que vivem em fontes termais ou em fendas hidrotermais de águas profundas. No entanto, plantas e animais complexos têm muito mais componentes que precisam ser coordenados, tornando a sobrevivência em calor extremo muito mais desafiadora.
Um novo estudo em pré-publicação descobriu que a chave para a capacidade dessa planta de sobreviver em temperaturas muito altas é que a planta melífera consegue resfriar suas folhas significativamente, bem abaixo da temperatura ambiente.
Ele resfria de forma tão eficiente que consegue suportar temperaturas próximas ao limite superior da carga tolerável para formas de vida complexas, que é de 60 °C (140 °F).
Para entender como essa planta lida com as condições locais, os pesquisadores coletaram sementes de 223 plantas selvagens em toda a área de distribuição da espécie, incluindo populações do próprio Vale da Morte.
Em seguida, submeteram mais de 1.200 mudas a um regime de calor rigoroso, aclimatando-as gradualmente antes de expô-las a temperaturas de 60°C (140°F) durante seis a oito horas diárias por mais de uma semana.
Nem todas as plantas sobreviveram. Dependendo da linhagem genética, as taxas de sobrevivência variaram de pouco menos de 2% a mais de 34%, sugerindo que alguns indivíduos são mais bem adaptados ao calor extremo do que outros.
Plantar T. oblongifolia , crescendo no Vale da Morte, Califórnia, fotografada como parte de um estudo anterior sobre a planta. (Karin Prado)
Utilizando câmeras infravermelhas, os pesquisadores registraram que, nos dias mais quentes, a temperatura de algumas folhas era mais de 10°C inferior à temperatura ambiente, e, nos casos mais extremos, a diferença chegou a impressionantes 13°C.
Mesmo após oito dias de exposição contínua a 60°C, as plantas sobreviventes mantiveram a temperatura das folhas entre aproximadamente 54°C e 59°C — ainda incrivelmente alta, mas logo abaixo do limite superior de temperatura presumido para organismos eucarióticos complexos. A capacidade das plantas de se resfriarem pode significar a diferença entre a vida e a morte.
O objetivo principal deste estudo foi demonstrar que esta planta não só é capaz de tolerar temperaturas mais elevadas do que outras plantas, como também de evitá-las através de um resfriamento ativo.
Outros estudos sugerem que a adaptação ao calor é mediada por interações entre mitocôndrias e cloroplastos, fazendo com que os cloroplastos mudem de forma.
Ao realizar um estudo mais aprofundado, a equipe tentou elucidar o mecanismo biológico subjacente a esse poderoso sistema de resfriamento.
A análise do genoma completo identificou três regiões de DNA associadas à sobrevivência em altas temperaturas, sugerindo uma base genética para essa capacidade. Outros testes revelaram diferenças claras entre folhas expostas a temperaturas mais baixas e aquelas expostas a temperaturas mais altas.
Plantas com folhas mais frias ativam mecanismos associados à manutenção da abertura dos estômatos, a superfície porosa das folhas. Essas minúsculas aberturas permitem que a água evapore da superfície da folha, criando o mesmo efeito refrescante da evaporação do suor na pele humana.
Para testar se esse mecanismo de resfriamento era de fato responsável pela sobrevivência, os pesquisadores fecharam os estômatos artificialmente.
«"Descobrimos que fechar os estômatos (poros nas folhas das plantas) à força impede o resfriamento", disse Joanna Feehan, primeira autora do estudo e pesquisadora do Instituto de Sustentabilidade de Plantas em Michigan, ao ScienceAlert.
«"A transpiração é parcialmente realizada pela evaporação através dos estômatos, então sabemos que esta é uma parte importante do seu mecanismo de resfriamento.".
Embora os pesquisadores estejam começando a entender o mecanismo, permanece um mistério de onde vem a água necessária para esse significativo resfriamento evaporativo.
A maioria das plantas do deserto conserva água em vez de evaporá-la. Ao contrário de muitas espécies do deserto, a grama-mel não é particularmente tolerante à seca e não tem a capacidade de armazenar água, dependendo, em vez disso, da água subterrânea disponível sob os solos do Vale da Morte.
Feehan tem uma hipótese.
«"Acreditamos que Tidestromia, "Provavelmente um sistema radicular muito bom, capaz de absorver água, um sistema hidráulico especializado que permite a movimentação eficiente da água por toda a planta e uma composição de sal/açúcar/proteína dentro das células que as mantém hidratadas durante a transpiração para resfriamento", disse ela.
O estudo, que ainda não foi revisado por pares, também apresenta importantes ressalvas. Os experimentos foram conduzidos em mudas jovens cultivadas em condições controladas com água em abundância, e não em plantas maduras adaptadas aos muitos desafios do deserto.
Os pesquisadores também identificaram apenas três grandes regiões genéticas associadas à tolerância ao calor, portanto, serão necessárias mais pesquisas para identificar os genes específicos responsáveis.
Veja também: Um lago glacial reapareceu no Vale da Morte após chuvas recordes.
No entanto, para que você não pense que esta é apenas uma história engraçada, é importante notar que esta obra pode ter um impacto direto em qualquer pessoa que se alimenta.
«"Estamos batendo recordes globais de temperatura, e as colheitas são muito vulneráveis ao aumento das temperaturas", disse Feehan.
« Tidestromia "Ela aprendeu a sobreviver em temperaturas letais para plantas, animais e fungos. Se pudermos estudar esses mecanismos de sobrevivência, teremos mais ferramentas, e provavelmente ferramentas únicas, para aumentar a resiliência das culturas ao calor extremo.".
O texto completo do estudo pode ser encontrado no BioRxiv.
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