Een struik gevonden in Death Valley, een van de heetste plekken op aarde, heeft een opmerkelijke overlevingsstrategie onthuld: hij herschikt fysiek zijn interne structuren om te gedijen bij temperaturen die de meeste planten zouden doden. De plant Tidestromia oblongifolia verdraagt niet alleen extreme hitte; het past zich actief aan en biedt mogelijke aanwijzingen voor het ontwikkelen van hittebestendige gewassen naarmate de temperatuur op aarde stijgt.
De uitdaging van extreme hitte
In de zomer overschrijdt Death Valley regelmatig de temperatuur van 49°C, wat een ruige omgeving voor het plantenleven biedt. Terwijl de meeste soorten onder dergelijke omstandigheden verwelken, T. oblongifolia bloeit. Deze veerkracht heeft wetenschappers lange tijd in verwarring gebracht, maar een nieuwe studie, gepubliceerd op 17 november in Current Biology, werpt licht op de mechanismen van de plant.
Interne herstructurering om te overleven
Onderzoekers ontdekten dat T. oblongifolia reageert op extreme hitte door binnen slechts twee dagen na blootstelling verschillende belangrijke fysiologische veranderingen aan te brengen. Ten eerste produceert het kleinere bladeren. Belangrijker nog is dat de plant zijn fotosynthese-efficiëntie verhoogt door het aantal mitochondria (de ‘krachtcentrales’ van de cel) te vergroten en ze dichter bij de bladgroenkorrels te plaatsen (waar fotosynthese plaatsvindt).
De chloroplasten zelf ondergaan een verrassende transformatie, waarbij ze van ovale naar komachtige vormen veranderen, een kenmerk dat voorheen alleen bij algen werd waargenomen. Aangenomen wordt dat deze structurele verandering de fotosynthese verbetert, hoewel het precieze mechanisme onbekend blijft.
Genetische herbedrading en metabolische boost
Naast fysieke herstructurering, T. oblongifolia herbedradt actief zijn transcriptoom (het cellulaire script dat bepaalt welke genen worden gebruikt). Genen die verband houden met hittereactie en cellulair herstel worden zeer actief, wat aangeeft dat de plant niet alleen stress tolereert, maar deze ook actief bestrijdt. Binnen tien dagen na blootstelling aan de omstandigheden in Death Valley verdrievoudigde de biomassa van de struik.
Gevolgen voor de voedselzekerheid
Nu de klimaatverandering zorgt voor frequentere en intensere hittegolven, nemen de oogstopbrengsten wereldwijd af, wat een bedreiging vormt voor de voedselzekerheid. Begrijpen hoe T. oblongifolia overleeft zou een routekaart kunnen bieden voor de ontwikkeling van hittebestendige gewassen. Deskundigen zijn het erover eens dat de aanpassingen van deze plant een cruciaal voordeel bieden in een opwarmende wereld.
“Het begrijpen van hun aanpassingen zou onderzoekers kunnen helpen bij het ontwerpen van gewassen, omgevingen en managementstrategieën om de groei te verbeteren bij steeds vaker voorkomende en langdurige hoge temperaturen”, zegt Seung Rhee, plantenbioloog aan de Michigan State University.
Een verborgen potentieel op onverwachte plaatsen
De ontdekking onderstreept dat oplossingen voor mondiale uitdagingen mogelijk liggen in over het hoofd geziene organismen. Zoals een ecoloog opmerkte: T. oblongifolia is “een heel raar iets dat je gewoon over het hoofd zou kunnen zien”, maar het bevat geheimen die de veerkracht van gewassen zouden kunnen verbeteren, niet alleen voor de toekomst, maar ook voor regio’s die al met voedselonzekerheid kampen.
De volgende stap voor onderzoekers zal het identificeren van de specifieke genen zijn die deze opmerkelijke veerkracht aansturen, waardoor mogelijk nieuwe manieren kunnen worden ontsloten om gewassen te beschermen tegen de intensiverende effecten van klimaatverandering.
