En el calor abrasador del Valle de la Muerte de California, donde las temperaturas de verano a menudo superan los 120 grados Fahrenheit, pocas plantas prosperan. Sin embargo, una especie nativa resistente, Tidestromia oblongifolia, no sólo sobrevive sino que prospera, proporcionando a los científicos información valiosa sobre la resiliencia de las plantas en condiciones extremas. Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan han descubierto cómo esta resistente planta sobrevive al calor opresivo, ofreciendo una forma potencial de desarrollar cultivos que puedan sobrevivir en un mundo en calentamiento.
Un estudio reciente publicado en Biología actual La impresionante adaptabilidad de T. oblongifolia fue destacada por el profesor de la Fundación de Investigación Seung Yeon “Soo” Rhee y la especialista en investigación Karin Prado. En las duras condiciones veraniegas del Valle de la Muerte, la planta acelera su tasa de crecimiento ajustando su sistema fotosintético para hacer frente al estrés por calor.
La iniciativa surgió de una simple pregunta de Prado: ¿Cómo mantiene T. oblongifolia su salud cuando mueren plantas similares? Los primeros intentos de cultivar semillas en el laboratorio plantearon importantes desafíos. Sin embargo, una vez que los investigadores replicaron las condiciones ambientales extremas del Valle de la Muerte en cámaras de crecimiento, los resultados fueron notables. En sólo 10 días, la planta triplicó su biomasa, mientras que otras especies tolerantes al calor no lograron crecer.
En particular, en tan solo dos días de exposición al calor extremo, T. oblongifolia amplió efectivamente su zona de confort fotosintética, lo que le permitió sostener la producción de energía. Después de dos semanas, su temperatura fotosintética óptima alcanzó unos extraordinarios 45 grados Celsius (113 grados Fahrenheit), lo que la convierte en la planta más tolerante al calor jamás documentada.
A través de varias pruebas fisiológicas, imágenes en vivo y análisis genómicos, el equipo de investigación descubrió que T. oblongifolia coordina múltiples sistemas biológicos para prosperar en condiciones de mucho calor. A medida que las mitocondrias de la planta se acercan a los cloroplastos, donde tiene lugar la fotosíntesis, los cloroplastos adoptan formas únicas en forma de copa, lo que aumenta la capacidad de la planta para capturar y reciclar eficientemente el dióxido de carbono.
Cuando se exponen al calor, miles de genes ajustan su actividad en la planta en 24 horas, centrándose en proteger las proteínas y las membranas del daño. La planta también aumenta la producción de una enzima llamada rubisco activasa, que es crucial para realizar la fotosíntesis a altas temperaturas.
Dado que se espera que las temperaturas globales aumenten hasta 5 grados Celsius para finales de siglo, el calor extremo amenaza cultivos importantes como el trigo, el maíz y la soja. Rhee enfatizó la importancia de comprender cómo se adapta T. oblongifolia y señaló que los conocimientos de esta planta podrían proporcionar nuevas estrategias para mejorar la resiliencia de varios cultivos frente a un clima más cálido.
Debido a que el campo de la biología vegetal se ha centrado tradicionalmente en especies modelo que son fáciles de cultivar, Rhee aboga por un enfoque más amplio para estudiar especies que han evolucionado en ambientes extremos. Hizo hincapié en que las plantas del desierto se han adaptado a condiciones duras durante millones de años y ahora, con herramientas avanzadas que van desde la genómica hasta la biología de sistemas, los investigadores pueden aprender de sus adaptaciones.
Actualmente, el laboratorio de Reiss está investigando cómo se pueden aprovechar los genes y estructuras celulares únicos que dan a T. oblongifolia su impresionante resiliencia para mejorar la tolerancia al calor en los cultivos alimentarios. Como dice Prado, la investigación en curso va más allá de la historia de supervivencia de una planta del desierto y proporciona una hoja de ruta para comprender cómo las plantas se adaptan a las condiciones climáticas cambiantes.
