Жар смертельной долины национального парка — огромная проблема для большинства живых организмов. Температура регулярно поднимается выше 50 градусов Цельсия, что заставляет многих растений пустыни существовать лишь во имя выживания. В то же время аризонский медонос (Tidestromia oblongifolia) не только выдерживает эту экстремальную среду обитания, но и процветает в ней, демонстрируя целый ряд поразительных адаптаций, позволяющих ему цвести там, где другие погибают.
Этот крепкий кустарник обладает уникальным талантом: он осуществляет фотосинтез наиболее эффективно при температуре 47 градусов Цельсия (53 градуса по Фаренгейту), самой высокой известной температуре пиковой фотосинтетической активности среди любых растений. Ботаник Карен Прадо из Мичиганского государственного университета отмечает: «Эти растения, кажется, просто ждут самого жаркого месяца, чтобы быстро расти».
Чтобы раскрыть секреты этой жароустойчивости, Прадо и ее коллеги вырастили саженцы T. oblongifolia из Фернес-Крик в Смертельной долине при двух условиях температуры: умеренной 31 градус Цельсия и оглушающей 47 градусов Цельсия, имитируя типичные летние температуры в Фернес-Крик.
Результаты были поразительны. Уже через два дня после воздействия экстремального тепла растения увеличили свою скорость фотосинтеза. В течение следующих восьми дней они росли в три раза по сравнению со своими собратьями в более мягких условиях. Этот драматический всплеск роста подчеркивает, насколько этот уникальный вид приспособлен использовать экстремальную жару себе во благо.
Под микроскопом исследователи обнаружили увлекательное физиологическое изменение: форма хлоропластов T. oblongifolia — крошечных структур, отвечающих за преобразование света и углекислого газа в энергию — претерпела драматические изменения. У большинства растений высокие температуры повреждают эти дискообразные хлоропласты, но у этого пустынного кустарника они оставались целыми при экстремальной жаре.
Поразительно, группа листьев специализированных клеток, отвечающая за превращение углекислого газа в сахар, продемонстрировала беспрецедентную адаптацию: их хлоропласты приняли форму чашки. Такая конфигурация обычно встречается у водорослей, что делает этот вид растения, по-видимому, уникальным среди наземных растений, способным изменять свою форму хлоропластов между дискообразной и чашевидной в зависимости от условий.
Прадо предположила, что эта уникальная смена формы может повысить способность растения более эффективно улавливать углекислый газ при палящем жаре. Команда также наблюдала другие распространенные механизмы защиты растений от жары: уменьшение размера листьев и клеток, активацию генов репарации повреждений и настройку важного фермента фотосинтеза.
Это исследование показывает, что выживание в экстремальной жаре не сводится просто к корректировке нескольких генов или белков; для этого требуется сложная симфония адаптаций, действующих согласованно. Аризонский медонос дает захватывающий взгляд на гениальные стратегии, которые использует жизнь для преодоления кажущихся непреодолимыми экологических испытаний.
