Στην δυτική Αφρική, στις αφιλόξενο περιβάλλον της ερήμου ανάμεσα στην Αγκόλα και τη Ναμίμπια, ζει το μακροβιότερο είδος του φυτικού βασιλείου. Το φυτό αυτό ξεχωρίζει για την παράξενη όψη του, που θυμίζει χταπόδι και για την μακροβιότητά του, αφού μπορεί να επιβιώσει στην έρημο για χιλιάδες χρόνια. Επιστημονική ομάδα σε πρόσφατη δημοσίευση επιχείρησε να φέρει στο φως τα μυστικά της μακροζωίας και της ανθεκτικότητάς του που βρίσκονται κρυμμένα στο γενετικό υλικό του.
O survivor της ερήμου
Πρόκειται για το φυτό Welwitschia, το οποίο πήρε το παράξενο όνομά του από τον Αυστριακό καθηγητή βοτανικής Φρίντριχ Βέλβιτς που το συνάντησε καθώς μελετούσε τη χλωρίδα της Αγκόλα και το περιέγραψε πρώτος το 1859. Ο ίδιος περιγράφει ότι μόλις το αντίκρυσε στην έρημο το κοιτούσε για πολλή ώρα, προσπαθώντας να βεβαιωθεί ότι δεν είναι αποκύημα της φαντασίας του. Από τη στιγμή της ανακάλυψής του, το συγκεκριμένο φυτό κίνησε το ενδιαφέρον των βιολόγων, οι οποίοι εξακολουθούν να το μελετούν μέχρι και σήμερα. Με το ιδιαίτερο σχήμα του και με τα μόλις δύο φύλλα του, που μεγαλώνουν αργά και που περιπλέκονται δημιουργώντας έναν αξιοπερίεργο πράσινο σωρό, μοιάζει με φανταστικό δημιούργημα μυθοπλασίας. Ένας ακόμα λόγος που κατατάσσει το συγκεκριμένο φυτό στους πιο εντυπωσιακούς εκπροσώπους του φυτικού βασιλείου είναι η μακροβιότητά του. Επιβιώνει στην αφιλόξενη έρημο για χιλιάδες χρόνια. Κάποια από τα γηραιότερα φυτά Welwitschia πιστεύεται ότι έχουν ηλικία πάνω από 3000 χρόνια, ενώ τα φύλλα τους χρονολογούνται από την Εποχή του Σιδήρου.
Το συγκεκριμένο φυτό έχει ένα μόνο είδος, το Welwitschia mirabilis, το οποίο δεν αναπτύσσει άνθη, παρά μόνο τα δύο επιμήκη φύλλα, που μεγαλώνουν διαρκώς καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του. Αποτελεί τον μοναδικό επιζώντα αντιπρόσωπο της οικογένειάς του και για αυτόν τον λόγο ο Κάρολος Δαρβίνος το χαρακτήρισε ως τον πλατύποδα του φυτικού βασιλείου. Αυτό το ζωντανό απολίθωμα δεν έχει, επομένως, κανένα γνωστό συγγενικό είδος σήμερα, ενώ απολιθώματα «συγγενών» του από την Κρητιδική περίοδο έχουν εντοπιστεί στην Νότια Αμερική. Παρόλο που συναντάται αποκλειστικά στην Αγκόλα και στη Ναμίμπια, έχει μεταφερθεί και καλλιεργηθεί σε βοτανικούς κήπους σε όλο τον κόσμο.
Για να επιβιώσει στην έρημο έχει αναπτύξει διάφορες προσαρμογές. Τα παχιά του φύλλα, που διαθέτουν πολυάριθμα μικροσκοπικά ανοίγματα, τα στόματα, έχουν εξελιχθεί έτσι ώστε να μπορούν να απορροφούν σε μέγιστο βαθμό την υγρασία που φέρνει η ομίχλη από τα ρεύματα αέρα του Ατλαντικού Ωκεανού. Παράλληλα, έχουν αναπτύξει ένα σύστημα φωτοσύνθεσης που συναντάται, κυρίως, σε φυτά που ζουν σε περιβάλλοντα με έντονη ξηρασία. Εξαιτίας των πολύ ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του απεικονίζεται ακόμα και στο εθνόσημο της Ναμίμπια, ως σύμβολο δύναμης και μακροχρόνιας επιβίωσης.
Γενετικά μυστικά έρχονται στο φως
Πρόσφατα επιστημονική ομάδα στράφηκε στο γενετικό υλικό του φυτού και προσπάθησε να αποκαλύψει τις γενετικές αιτίες που είναι υπεύθυνες για τα μοναδικά χαρακτηριστικά του: το σχήμα, τη μακροζωία και την ανθεκτικότητά του. Για να μπορέσει να μελετηθεί εκτενώς και πολυεπίπεδα το γενετικό υλικό του φυτού επιστρατεύθηκαν οι πλέον σύγχρονες μέθοδοι μοριακής βιολογίας και γενετικής. Σύμφωνα με τα αποτελέσματά τους, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Communications, πριν από 86 εκατομμύρια χρόνια ένα λάθος στην κυτταρική διαίρεση οδήγησε στον διπλασιασμό ολόκληρου του γενετικού υλικού του φυτού. Το γεγονός αυτό συνέβη σε μια περίοδο πολύ έντονης και παρατεταμένης ξηρασίας που συνέβη στα σύνορα Αγκόλας- Ναμίμπιας, στην περιοχή που βρίσκεται σήμερα η έρημος.
Οι ερευνητές αποκάλυψαν, επίσης, ότι πριν από ένα με δύο εκατομμύρια χρόνια αλληλουχίες γενετικού υλικού που δεν ανήκουν σε γονίδια άρχισαν να πολλαπλασιάζονται, εξαιτίας ακραίων θερμοκρασιών. Αργότερα οι περιοχές αυτές αποσιωπήθηκαν από μηχανισμούς των κυττάρων. Αυτή η δυναμική εξελικτική διαδικασία οδήγησε σε μεταβολές στο γενετικό υλικό το οποίο απαιτούσε πλέον λιγότερη ενέργεια για να διπλασιαστεί. Στη συνέχεια η ερευνητική ομάδα εστίασε στα φύλλα για να μπορέσει να εξηγήσει την αντοχή τους στις ακραίες συνθήκες της ερήμου. Εντόπισε αλλαγές στον αριθμό και στη δραστηριότητα συγκεκριμένων γονιδίων που σχετίζονται με την κυτταρική αύξηση, τη διαφοροποίηση και τον μεταβολισμό. Έτσι κατόρθωσε να εξιχνιάσει την εξελικτική πορεία που σε συνδυασμό με τις περιβαλλοντικές συνθήκες εξηγούν τη μακροζωία και την ανθεκτικότητα του φυτού σε υψηλές θερμοκρασίες και ελαττωμένη διαθεσιμότητα νερού και θρεπτικών συστατικών.
Η μελέτη του φυτού με τα μακριά φύλλα που φυτρώνει στην έρημο, στις πλέον αντίξοες συνθήκες και η εξιχνίαση των μυστικών που κρύβονται στο γενετικό υλικό του, θεωρείται ότι θα ενισχύσει την αγροτική παραγωγή με καλλιέργειες ανθεκτικές στην ξηρασία. Πέρα από την όποια εφαρμογή των τεχνοεπιστημονικών αποτελεσμάτων, η συγκεκριμένη μελέτη αναδεικνύει για ακόμα μια φορά ότι η περιέργεια του ανθρώπου για τον κόσμο που τον περιβάλλει είναι ανεξάντλητη και μπορεί να οδηγήσει σε απρόβλεπτα και εντυπωσιακά ευρήματα.
Πηγή:
Wan, T., Liu, Z., Leitch, I.J. et al. The Welwitschia genome reveals a unique biology underpinning extreme longevity in deserts. Nat Commun 12, 4247 (2021).
