Amerika Birleşik Devletleri'nin Kaliforniya ve Nevada eyaletlerinde yer alan, çöl ikliminin en uç noktalarından biri olan Ölüm Vadisi'nde ilerlerken, karşınıza çıkan rengarenk jeolojik oluşumlar şaşırtıcıdır. Ancak burası aynı zamanda Kuzey Amerika'nın en alçak, en kurak ve en sıcak bölgesi olarak da bilinir.
Sıcaklıklar yaz aylarında ortalama 49°C'ye ulaşırken, kayıtlara geçen en yüksek sıcaklığın 56.7°C olduğu bildirilmiştir. Bu nedenle, parkın büyük bir bölümünde yaşamın izine rastlamak neredeyse imkansızdır.
Ancak bu zorlu koşullara inanılmaz bir adaptasyon gösteren bir bitki türü var: Tidestromia oblongifolia (Arizona ballı tatlısı olarak da bilinir). Sıcaklığa dayanıklı organizmalar denince akla genellikle sıcak su kaynaklarında yaşayan mikroorganizmalar veya derin deniz hidrotermal bacaları gelir. Ancak karmaşık bitki ve hayvanların bu denli yüksek sıcaklıklarda hayatta kalması çok daha zordur.
Yapılan yeni bir ön çalışma, bu bitkinin yüksek sıcaklıklarla başa çıkma yeteneğinin temelinde, yapraklarını çevreleyen havanın sıcaklığından belirgin şekilde daha düşük bir sıcaklıkta tutabilmesinin yattığını ortaya koyuyor.
Bitki, kendini o kadar etkili bir şekilde soğutabiliyor ki, karmaşık yaşamın tolere edebileceği en üst sınır olan 60°C'ye yaklaşan sıcaklıklarda bile hayatta kalabiliyor.
Araştırmacılar, bu adaptasyonun nasıl gerçekleştiğini anlamak için, türün yayılım alanından, özellikle de Ölüm Vadisi'ndeki popülasyonlardan toplanan 223 yabani bitkinin tohumlarını kullandılar. Bu tohumlardan elde edilen 1200'den fazla fideden oluşan bir grup, kademeli olarak ısıya alıştırıldıktan sonra, bir haftadan uzun süre boyunca her gün altı ila sekiz saat boyunca 60°C'ye maruz bırakıldı.
Tüm fideler bu zorlu testten sağ kurtulamadı. Genetik hatta göre hayatta kalma oranı %2'nin biraz altından %34'ün üzerine kadar değişti. Bu durum, bazı bireylerin aşırı sıcağa diğerlerine göre daha iyi adapte olduğunu gösteriyor.
Kızılötesi kameralarla yapılan ölçümlerde, en sıcak günlerde bazı yaprakların çevreleyen havadan 10°C daha soğuk olduğu, en ekstrem durumlarda ise bu farkın 13°C'ye ulaştığı kaydedildi. Sekiz gün boyunca kesintisiz 60°C'de kalan hayatta kalan bitkiler bile, yaprak sıcaklıklarını kabaca 54°C ile 59°C arasında tutmayı başardılar. Bu hala inanılmaz derecede sıcak bir değer olsa da, karmaşık ökaryotik yaşam için tahmin edilen üst termal sınırın hemen altında kalıyordu. Bitkilerin ne kadar iyi soğunduğu, hayatta kalmalarını belirleyen en önemli faktördü.
Bu araştırmanın en önemli bulgusu, bitkinin sadece diğer bitkilerden daha yüksek sıcaklıklara tolerans göstermekle kalmayıp, aktif soğutma yoluyla bu sıcaklıklardan kaçınabildiğini göstermesidir.
Başka araştırmalar da, bu ısı adaptasyonunun mitokondri ve kloroplastların etkileşimi yoluyla gerçekleştiğini ve bu süreçte kloroplastların şekil değiştirdiğini öne sürüyor.
Bu güçlü soğutma sisteminin ardındaki biyolojik mekanizmayı daha derinlemesine inceleyen ekip, genoma geniş çaplı analizler yaptı. Bu analizler sonucunda ısı hayatta kalmasıyla ilişkili üç DNA bölgesinin tespit edilmesi, bu yeteneğin genetik bir temele sahip olduğunu gösteriyor. Diğer testler ise daha serin ve daha sıcak yapraklar arasında belirgin farklılıklar ortaya koydu.
Daha serin yapraklara sahip bitkilerde, yaprak gözenekleri olan stomaları açık tutmaya yönelik yollar aktive olmuştu. Bu minik açıklıklar, yaprak yüzeyinden suyun buharlaşmasına izin vererek, insan derisinden terin buharlaşmasıyla aynı soğutma etkisini yaratır.
Bu soğutma mekanizmasının hayatta kalmadan gerçekten sorumlu olup olmadığını test etmek için araştırmacılar, stomaları yapay olarak kapattılar.
Araştırmanın ilk yazarı ve bir enstitüde doktora sonrası araştırmacı olan Joanna Feehan, stomaların kapanmaya zorlandığında soğutma işleminin sekteye uğradığını belirtti. Stomalar yoluyla gerçekleşen terleme, soğutma mekanizmasının önemli bir bileşenidir.
Araştırmacılar mekanizmayı anlamaya başlasa da, bu yoğun buharlaşmalı soğutma için gereken suyun nereden geldiği hala bir muamma. Çoğu çöl bitkisi suyu korurken, bu bitki bolca buharlaştırıyor. Birçok çöl türünün aksine, Arizona ballı tatlısı özel olarak kuraklığa dayanıklı veya su depolayan bir bitki değil. Bunun yerine, Ölüm Vadisi topraklarının altındaki yeraltı sularına güveniyor.
Feehan, bu durumun muhtemelen Tidestromia'nın suyu çok iyi alan bir kök sistemine, suyu bitki içinde etkin bir şekilde taşıyan özel hidroliklere ve hücre içindeki tuz/şeker/protein bileşimlerinin, buharlaşma yoluyla soğurken bitkinin nemli kalmasını sağlayan özel bir yapıya sahip olmasından kaynaklandığını düşünüyor.
Henüz hakemli incelemeden geçmemiş olan bu çalışma, bazı önemli sınırlılıklara da sahip. Deneyler, kontrollü koşullarda ve bol su ile büyütülen genç fideler üzerinde yapıldı; olgun bitkilerin çölde karşılaştığı karmaşık koşullar altında test edilmedi. Ayrıca, araştırmacılar sadece üç geniş genetik bölge belirledikleri için, sorumlu spesifik genlerin tespiti için daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulacak.
Bu çalışma, sadece ilginç bir bilgi olmanın ötesinde, hepimizin tükettiği gıdalar üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olabilir. Küresel olarak sıcaklık rekorları kırılıyor ve mahsul verimliliği artan sıcaklıklara karşı oldukça hassas. Tidestromia, ölümcül sıcaklıklarda hayatta kalmayı başarmış durumda. Eğer bu hayatta kalma mekanizmalarını öğrenebilirsek, sıcak hava dalgalarına karşı daha dayanıklı mahsuller geliştirmek için yeni ve benzersiz araçlara sahip olabiliriz.
