Ang ilang mga halaman ay maaaring mabuhay ng mga buwan na walang tubig, ngunit muling maging berde pagkatapos ng maikling pagbuhos ng ulan. Ang isang kamakailang pag-aaral ng Unibersidad ng Bonn at Michigan ay nagpapakita na ito ay hindi dahil sa isang "miracle gene." Sa halip, ang kakayahang ito ay bunga ng isang buong network ng mga gene, halos lahat ng mga ito ay naroroon din sa mga mas mahinang uri. Ang mga resulta ay lumitaw na online sa Ang Plant Journal.
Sa kanilang pag-aaral, masusing tiningnan ng mga mananaliksik ang isang uri ng hayop na matagal nang pinag-aralan sa Unibersidad ng Bonn—ang muling pagkabuhay na halaman na Craterostigma plantagineum. Tamang-tama ang taglay nito sa pangalan: Sa panahon ng tagtuyot, maaaring isipin ng isa na patay na ito. Ngunit kahit na matapos ang mga buwan ng tagtuyot, sapat na ang kaunting tubig para buhayin ito. "Sa aming institute, pinag-aaralan namin kung paano ito ginagawa ng halaman sa loob ng maraming taon," paliwanag ni Prof. Dr. Dorothea Bartels mula sa Institute of Molecular Physiology at Biotechnology of Plants (IMBIO) sa Unibersidad ng Bonn.
Kasama sa kanyang mga interes ang gene na responsable para sa pagtitiis sa tagtuyot. Lalong naging malinaw na ang kakayahang ito ay hindi bunga ng iisang “miracle gene.” Sa halip, napakaraming mga gene ang nasasangkot, karamihan sa mga ito ay matatagpuan din sa mga species na hindi gaanong nakayanan ang tagtuyot.
Ang halaman ay may walong kopya ng bawat chromosome
Sa kasalukuyang pag-aaral, sinuri ng pangkat ni Bartel, kasama ang mga mananaliksik mula sa University of Michigan (US), ang kumpletong genome ng Craterostigma plantagineum. At ito ay medyo kumplikado: Bagama't ang karamihan sa mga hayop ay may dalawang kopya ng bawat kromosoma—isa mula sa ina, isa mula sa ama—ang Craterostigma ay may walo. Ang ganitong "eightfold" genome ay tinatawag ding octoploid. Tayong mga tao, sa kabaligtaran, ay diploid.
"Ang ganitong pagpaparami ng genetic na impormasyon ay maaaring maobserbahan sa marami mga halaman na umunlad sa ilalim matinding kondisyon,” sabi ni Bartels. Pero bakit ganun? Isang posibleng dahilan: Kung ang isang gene ay nasa walong kopya sa halip na dalawa, maaari itong basahin nang apat na beses nang mas mabilis. Ang isang octoploid genome samakatuwid ay maaaring paganahin ang malaking dami ng isang kinakailangang protina na magawa nang napakabilis. Ang kakayahang ito ay lumilitaw din na mahalaga para sa pag-unlad ng pagpaparaya sa tagtuyot.
Sa Craterostigma, ang ilang mga gene na nauugnay sa higit na pagpaparaya sa tagtuyot ay higit pang ginagaya. Kabilang dito ang tinatawag na ELIPs—ang acronym ay nangangahulugang "early light inducible proteins," dahil mabilis silang binubuksan ng liwanag at pinoprotektahan laban sa oxidative stress. Nagaganap ang mga ito sa mataas na bilang ng kopya sa lahat ng mga species na mapagparaya sa tagtuyot.
"Ang Craterostigma ay may malapit sa 200-ELIP na mga gene na halos magkapareho at matatagpuan sa malalaking kumpol ng sampu o dalawampung kopya sa iba't ibang chromosome," paliwanag ni Bartels. Ang mga halaman na nagpaparaya sa tagtuyot ay maaaring samakatuwid ay maaaring gumuhit sa isang malawak na network ng mga gene na maaari nilang mabilis na maiayos sa kaganapan ng tagtuyot.
Ang mga species na sensitibo sa tagtuyot ay karaniwang may parehong mga gene-bagaman sa mas mababang mga numero ng kopya. Hindi rin ito nakakagulat: Ang mga buto at pollen ng karamihan sa mga halaman ay kadalasang nagagawa pa ring tumubo pagkatapos ng mahabang panahon na walang tubig. Kaya mayroon din silang genetic program upang maprotektahan laban sa tagtuyot. "Gayunpaman, ang program na ito ay karaniwang naka-off sa pagtubo at hindi na muling maisaaktibo pagkatapos," paliwanag ng botanist. "Sa mga halaman ng muling pagkabuhay, sa kabaligtaran, ito ay nananatiling aktibo."
Karamihan sa mga species ay 'magagawa' ang pagpaparaya sa tagtuyot
Ang pagpaparaya sa tagtuyot, kung gayon, ay isang bagay na "magagawa" ng karamihan sa mga halaman. Ang mga gene na nagbibigay ng kakayahang ito ay malamang na lumitaw nang maaga sa kurso ng ebolusyon. Gayunpaman, ang mga network na ito ay mas mahusay sa tagtuyot-tolerant species at, bukod dito, ay hindi aktibo lamang sa ilang mga yugto ng ikot ng buhay.
Sabi nga, hindi lahat ng cell sa Craterostigma plantagineum ay may parehong "drought program" din. Ito ay ipinakita ng mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Düsseldorf, na kasangkot din sa pag-aaral. Halimbawa, ang iba't ibang mga gene ng network ng tagtuyot ay aktibo sa mga ugat sa panahon ng pagkatuyo kaysa sa mga dahon. Ang paghahanap na ito ay hindi inaasahan: Ang mga dahon, halimbawa, ay kailangang protektahan ang kanilang sarili laban sa mga nakakapinsalang epekto ng araw. Sila ay tinutulungan dito ng mga ELIP, halimbawa. Sa sapat na kahalumigmigan, ang halaman ay bumubuo ng mga photosynthetic na pigment na hindi bababa sa bahagyang sumisipsip ng radiation. Ang likas na proteksyon na ito ay higit na nabigo sa panahon ng tagtuyot. Ang mga ugat, sa kabaligtaran, ay hindi kailangang mag-alala tungkol sa sunog ng araw.
Pinapabuti ng pag-aaral ang pag-unawa kung bakit ang ilan uri ng hayop napakakaunting dumaranas ng tagtuyot. Sa pangmatagalan, maaari itong mag-ambag sa pagpaparami ng mga pananim tulad ng trigo o mais na mas mahusay na nakayanan ang tagtuyot. Sa panahon ng pagbabago ng klima, ang mga ito ay malamang na higit na hinihiling kaysa kailanman sa hinaharap.