Жаһан ысыған сайын, шөлдегі осы өсімдіктер төзімділіктің нағыз үлгісін көрсетуде. Қазір ғалымдар олардың ерекше бейімделу қасиетін адамзат пайдасына жарату амалын іздестіріп жатыр.
КӨКТЕМНІҢ ЖАЙМАШУАҚ күнінде Аризонадағы Сагуаро ұлттық паркінде шаңды бұталардың арасынан 8,5 метрлік кактус сорайып тұр. Аптап ыстыққа, аспанда шөкімдей бұлт жоқ екеніне қарамастан, тікенді алыптың жағдайы жақсы, сау-саламат көрінеді. Паркте біршама уақыт бұрын жаңбыр жауғандықтан, өсімдіктің түйнектелген бауырлары жазылып, жүздеген литр суды ішіне жинапты.
Кактустың осындай ішкі қоймалары басқа өсімдіктер бірден солып қалатын жерде өсіп-өнуге мүмкіндік береді. Бірақ АҚШ пен Мексикадағы Соноран шөлінде өсетін сагуароның (Carnegiea gigantea) тағы бір эволюциялық айласы бар. Соны суретке түсіріп алу үшін Дон Сванн есімді парк биологі тапсырыспен жасалған ұзын телескоп сырығына бекітілген камерамен алыптың төбесінен бірнеше цифрлы фото түсірді. Бұл – бірнеше аптадан бері түсірген суреттерінің соңғысы. Сол күні Сванн суреттерді зерделеп, «таңғажайып нәрсе» болып жатқанын көрсетті.
Суретте өсімдік төбесінде қауызы тығыз жабылған ақ-сары гүлдер дөңгелене орналасқаны анық байқалады. Сегуаро гүлі шақырайған күн сәулесінен ішкі нәзік құрылымын қорғау үшін бір-ақ рет, әдетте түнде, гүлдейді. Бірақ фотоларды ретімен қарағанда бір нәрсе анықталды. Түйнектері қозғалатын тәрізді. Сәуірдің ортасынан маусымның ортасына дейін гүлдер сағат тіліне қарсы бағытта баяу жылжыған. Өсімдіктің шығыс жақ бетінен көлеңкелі солтүстік жағына жылжыған.
«Бұл сагуароның ерте көктемнің салқынында күн сәулесі мен жылуын көбірек сіңіріп, кейін маусым соңындағы ыстықтың залалын едәуір азайтуға мүмкіндік береді», – дейді Сванн.
Кейінгі бес жылда Сванн мен парктің басқа да ғалымдары әуесқой зерттеушілер тобымен бірлесіп, 55 түрлі сагуароны суретке түсірді. Сөйтіп, гүлдердің жылжуы жыл сайын болатынын айғақпен дәлелдеген алғашқы зерттеушілер атанды. Бұл – жалғыз түрге қатысты бір қасиет. Әлемде кактустың 1500-ден астам түрі бар. Климат өзгерісінің болжаусыздығы мен адамзат әсеріне байланысты қауіп төніп тұрғанына қарамастан, климаты ең қатал жерлердің бірінде өсіп жатыр.
Шөл өсімдігі экологі, Мексика – АҚШ шекарасының екі бетіндегі сарапшыларды біріктіретін Next Generation Sonoran Desert Researchers ұйымының директоры Бен Уайлдер: «Мен үшін кактус – қатаң қоршаған ортаға бейімделудің, өміршеңдік пен төзімділіктің керемет көрінісі», – дейді. Зерттеушілерге кактус өміршеңдіктің жаңа мүмкіндіктерін көрсетіп отыр. Егер одан дұрыс сабақ алса, басқа жерде де қолдануға болатын ғажап тәжірибе болар еді.
Америкада 35 млн жыл бұрын пайда болған кактустектестер тұқымдасы – Жер шарындағы өсімдіктердің ең әралуан һәм ғажайып түрлерінің бірі. Олар алып ағаштар секілді тарамданып, 18 метрлік баған секілді ұзарып, үрленген шар секілді ісінеді не көлемі бір центтік тиынға теңеседі. Кейбірі «тірі тас» секілді. Кез келген өсімдік қурап қалатын топырақта өсе береді. Кейбірі Анд тауының суығынан ақ жамылғы оранып қорғанады.
Ерекше қасиеті болмаса, бұл түрлердің ешқайсысы аман қалмас еді. Кактус пен басқа да суккуленттерде фотосинтездің ерекше үрдісі дамыған. Өсімдіктер энергияны өзгертуге қажет көмірқышқыл газын сіңіру үшін саңылауларын ашқанда, судың біраз бөлігі жоғалады. Егер бұл үрдіс күндіз қайталанса, аптап ыстық судың тез буланып кетуіне әкеп соғады.
Бұған жол бермес үшін шөл өсімдіктері күн ұясына батқанға дейін саңылауларын ашпайды. Сосын ауадағы газды сіңіріп, алма қышқылына айналдырады да, келесі күні пайдалану үшін жасушалар ішіндегі үлкен қапшықтарда сақтайды. Бұл үрдіс крассул қышқылы метаболизмі немесе CAM деп аталады.
Ринодағы Невада университетінің биохимия және молекулярлы биология профессоры Джон Кушман осындай генетикалық ерекшелікті басқа өсімдіктерге бейімдеуді армандайды. Ауыл шаруашылығында бұл дақылдардың тиімділігін арттырып, қуаңшылықта суды аз жоғалтуына әкелуі мүмкін. Мұндай жаңашылдыққа бір не он шақты жылда қол жеткізерміз, бәлкім. Бірақ зерттеушілер кактус тәрізді емес өсімдікті аздап болса да кактусқа ұқсатудың бір жолын тапты.
CAM-ды жаңа өсімдіктерге бейімдемес бұрын, ғалымдар алма қышқылын сақтап, өзара әрекеттесуге керек өңдеу қоймалары – үлкен жасушаларды орналастыру үшін жапырақ анатомиясын өзгертуге тиіс. Мұның жанама әсері – үлкен жасушалы өсімдіктер суды көбірек сақтап,
суккулентті бола түседі не ұлпалары үлкейіп, ылғалды молынан сіңіру қабілеті артады. Кушман 2018 жылғы зерттеуінде шағын, ақ гүлді арамшөп – тышқанқұлақ ақшешек (Arabidopsis thaliana) тіндерінің инженерлік суккуленттілігін көрсетті.
Кейіннен, 2020 жылы, жарияланған зерттеу тәжірибе жасалған өсімдік жапырағы 40%-ға қалыңдағанын айғақтады. «Бұл – тамаша бейімделу», – дейді Кушман. Біріншіден, егер өсімдік өз ұлпасында сақтайтын су көлемін ұлғайта алса, қуаңшылық кезінде топырақта шоғырлануға бейім артық тұздарды ерітуі мүмкін. Азық-түлік қауіпсіздігін түбегейлі жақсартудан үмітті Кушман бұл тәсілін АҚШ-тағы екінші кең таралған дәнді дақыл – майбұршаққа қолдануға кіріскен.
Кактусқа ұқсас ерекшеліктері бар ботаника мен ақылды дақылдарды жобалау – үлкен қадам. Бірақ зерттеушілер қазір өсімдікті мүлдем қажет етпейтін инновацияны, мысалы жаңа құрылыс материалдарына қолдануға болатын басқа да айрықша қасиеттерін анықтауға кіріскен. Ең тамаша жетістіктің бірі – Жердегі полярлы емес ең құрғақ шөл Чилидің солтүстігіндегі Атакаманың жағалау өңірі үшін эксклюзив саналатын 32 түрді қамтитын копьяпоа тұқымдасымен байланысты. Ғалымдар үшін олардың өміршеңдік құпиясын анықтау бірегей пішінінен басталды. Өсімдіктің көбінің диаметрі 12-15 см. Бір тал қурайы жоқ алқапта сұр-жасыл түсті жабынға айналып, дене түршіктірер үрей тудырады.
Материалдың толық нұсқасын журналымыздың қараша айындағы санынан оқи аласыз.
Автор: Анжела Посада-Сваффорд