Studiu: Există copaci care „respiră” noaptea pentru a supravieţui secetei

Natura oferă în continuare lecţii valoroase. Trei specii de arbori tropicali din genul Clusia folosesc forme diferite ale unei strategii prin care absorb dioxidul de carbon în timpul nopţii, când pierd mai puţină apă. Cercetătorii au descoperit că această adaptare are la bază transformări genetice produse pe parcursul a milioane de ani. Studiul a fost publicat în revista Nature Communications. În timp ce majoritatea plantelor absorb dioxidul de carbon în timpul zilei, când lumina permite desfăşurarea fotosintezei, unele specii de Clusia au găsit o soluţie diferită: îşi deschid stomatele, porii microscopici ai frunzelor, în timpul nopţii şi preiau atunci dioxidul de carbon. Ziua, când temperaturile sunt mai ridicate şi evaporarea apei este mai intensă, stomatele rămân închise. Strategia le permite arborilor să reducă pierderile de apă şi să facă faţă mai bine perioadelor secetoase.

• Trei specii, trei strategii

Potrivit cercetătorilor de la Universitatea din Viena, care au coordonat studiul, cele trei specii analizate - Clusia rosea, Clusia minor şi Clusia major - nu folosesc în acelaşi mod acest mecanism. Clusia rosea utilizează o formă puternică de fotosinteză CAM şi stochează în timpul nopţii cantităţi importante de dioxid de carbon sub formă de acid malic. Clusia minor poate activa mai intens acest mecanism atunci când este supusă stresului provocat de lipsa apei. În schimb, Clusia major foloseşte o strategie intermediară, combinând fotosinteza obişnuită, de tip C3, cu fotosinteza CAM. Fotosinteza CAM, prescurtare de la „metabolism acid al plantelor de tip crasulacean”, este cunoscută de mai mult timp. Ea este întâlnită în special la plante adaptate unor medii cu apă puţină, precum cactuşii şi alte plante suculente. Genul Clusia este însă deosebit deoarece include arbori capabili să folosească această strategie. Smithsonian Tropical Research Institute notează că unele specii de Clusia pot chiar să treacă de la fotosinteza obişnuită la cea nocturnă în funcţie de sezon şi de cantitatea de apă disponibilă în sol.

• Un mecanism construit în milioane de ani

Cercetătorii au analizat genomurile celor trei specii şi au constatat că toate sunt rezultatul unor evenimente străvechi de multiplicare a genomului, urmate de perioade îndelungate în care materialul genetic a fost reorganizat. În timp, unele copii ale genelor au fost pierdute, altele au fost dezactivate, iar unele au căpătat funcţii noi. Genele implicate în stocarea nocturnă a dioxidului de carbon au trecut, la rândul lor, prin astfel de transformări. Rezultatul este o diversitate surprinzătoare în interiorul aceluiaşi gen: arbori înrudiţi care au ajuns să folosească mecanisme diferite pentru a face faţă condiţiilor de mediu. Cercetătorii au urmărit plantele în condiţii apropiate de cele naturale, modificând cantitatea de apă disponibilă şi analizând simultan activitatea fiziologică, expresia genelor, proteinele şi produşii metabolismului.

• O posibilă lecţie pentru agricultură

Interesul pentru această strategie nu este doar unul academic. Plantele care folosesc fotosinteza CAM pot utiliza apa mai eficient decât plantele care depind exclusiv de fotosinteza obişnuită. Potrivit Universităţii din Viena, informaţiile genetice obţinute prin studierea speciilor de Clusia ar putea ajuta cercetătorii să înţeleagă mai bine mecanismele care permit fixarea eficientă a dioxidului de carbon şi utilizarea redusă a apei. Pe termen lung, aceste cunoştinţe ar putea contribui la crearea unor culturi agricole mai rezistente la secetă. Deocamdată, însă, Clusia nu oferă agriculturii o reţetă gata de folosit. Cercetarea arată mai degrabă cât de complexă poate fi adaptarea plantelor la lipsa apei şi cum modificări genetice acumulate în milioane de ani au permis unor arbori tropicali să-şi mute o parte din „munca” fotosintetică în timpul nopţii.