Logo bio-infomedia.ro

Cum supraiețuiesc plantele în Deșertul Atacama

Desertul Atacama
Deșertul Atacama din nordul statului Chile, unul dintre cele mai uscate și mai ostile medii de pe Pământ. | Foto: MELISSA AGUILAR
  • Cercetătorii identifică genele-cheie care ajută arbuștii rezistenți să se adapteze la mediul ostil al Deșertului Atacama din Chile - cel mai uscat deșert nepolar de pe planetă.
  • Cercetătorii au descoperit că unele specii de plante au dezvoltat, lângă rădăcinile lor, bacterii care promovează creșterea, pentru a optimiza absorbția lor de azot - un nutriment de care au nevoie pentru a crește, dar care este notoriu de rar în Deșertul Atacama.

În condițiile dure și aride ale vastului Deșert Atacama din Chile – cel mai uscat deșert nepolar de pe planetă – doar cele mai rezistente plante pot supraviețui printre stâncile și nisipul uscate și lipsite de apă.

Modul în care aceste plante au ajuns să prospere într-un loc atât de ostil este de interes deosebit pentru oamenii de știință, care speră să înțeleagă cum s-ar putea adapta viața plantelor la ecosistemele în schimbare într-o lume care se încălzește. Recent, într-un nou studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, o echipă internațională de cercetători a identificat gene-cheie care au ajutat arbuștii rezistenți din Atacama să se adapteze la habitatele lor aride.

Studiul a fost o colaborare internațională între botaniști, microbiologi, ecologiști, biologi evoluționiști și geneticieni, conduși de o echipă de cercetători chilieni, care a înființat un "laborator natural" de pionierat în Deșertul Atacama, unde au efectuat experimente de peste un deceniu, pentru a înțelege cum mediul neiertător a fost capabil să susțină viața. Ei au analizat clima, solul și vegetație în 22 de situri situate la diferite altitudini.

Zona de cercetare găzduiește o varietate surprinzătoare de specii de plante, inclusiv ierburi, arbuști anuali și pereni, toate fiind adaptate la ariditate, altitudine, solul sărac în nutrimente și radiațiile solare intense.

Cercetătorii au adus mostre în laboratorul lor, la 1.600 km depărtare, unde au secvențiat genele exprimate în cele 32 de specii de plante dominante din regiune, precum și genomurile microbilor care trăiesc în solul din Atacama, unde coexistă cu plantele.

În mod critic, ei au descoperit că unele specii de plante au dezvoltat, lângă rădăcinile lor, bacterii care promovează creșterea, pentru a optimiza absorbția lor de azot - un nutriment de care au nevoie pentru a crește, dar care este notoriu de rar în Deșertul Atacama.

Apoi, cercetătorii de la Universitatea din New York (NYU) au folosit o abordare numită filogenomică pentru a identifica ce gene aveau secvențe de proteine adaptate, comparând cele 32 de specii din Atacama cu 32 de specii-"surori", similare din punct de vedere genetic.

Scopul a fost folosirea acestui arbore evolutiv bazat pe secvențele genomului pentru a identifica modificările secvențelor de aminoacizi codificate de genele care sprijină evoluția adaptării plantelor din Atacama la condițiile deșertului, spune Gloria Coruzzi, coautor al studiului și profesor la Departamentul de Biologie al NYU și la Centrul pentru Genomică și Biologia Sistemelor.

Această analiză genomică intensă din punct de vedere computațional a implicat compararea a 1.686.950 de secvențe de proteine de la peste 70 de specii, adaugă Gil Eshel, care a efectuat analiza folosind cluster-ul de calcul de înaltă performanță de la NYU. Am folosit super-matricea rezultată din 8.599.764 de aminoacizi pentru reconstrucția filogenomică a istoriei evolutive a speciilor din Deșertul Atacama.

Studiul a descoperit 265 de gene candidat ale căror secvențe de proteine au fost găsite în mai multe specii din Atacama. Unele dintre aceste gene au adaptat capacitatea plantelor de a răspunde la lumină și de a gestiona fotosinteza, ceea ce le-ar fi putut ajuta să se adapteze la iradierea extremă a acestor câmpii deșertice de altitudine. Alte gene descoperite sunt implicate în reglarea răspunsurilor la stres și gestionarea aportului de săruri și detoxifiere, care ar fi putut adapta plantele la mediul cu stres ridicat și cu conținut scăzut de nutrimente din Atacama.

O "mină de aur genetică" de informații prețioase

Cercetarea este oportună, deoarece, în această perioadă, liderii lumii încearcă să negocieze o abordare globală a schimbărilor climatice la COP26.

Studiul nostru asupra plantelor din Deșertul Atacama este direct relevant pentru regiunile din întreaga lume care devin din ce în ce mai aride, factori precum seceta, temperaturile extreme și sărurile din apă și sol reprezentând o amenințare semnificativă pentru producția globală de alimente, spune Rodrigo Gutiérrez, coautor al studiului și profesor la Departamentul de Genetică Moleculară și Microbiologie de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

Majoritatea speciilor de plante pe care le-am caracterizat în această cercetare nu au fost studiate înainte, spune Gutiérrez. Deoarece unele plante din Atacama sunt strâns legate de culturile de bază, inclusiv cereale, leguminoase și cartofi, genele candidate pe care le-am identificat reprezintă o mină de aur genetică pentru a crea culturi mai rezistente, o necesitate dată de deșertificarea crescută a planetei noastre.

Source Sursa: cosmosmagazine.com
Text: Amalyah Hart



Din aceeași categorie