Plantele au o „memorie” surprinzătoare. Temperaturile din trecut le ajută să recunoască venirea primăverii. Foto: AI Deși nu au creier și nici un sistem nervos asemănător celui întâlnit la animale, plantele sunt capabile să răspundă la schimbările mediului într-un mod mult mai sofisticat decât s-ar putea crede. Un nou studiu arată că anumite plante nu reacționează doar la temperatura din prezent, ci „țin cont” și de temperaturile la care au fost expuse în trecut. Această capacitate este importantă mai ales pentru plantele perene, care trebuie să stabilească momentul potrivit pentru reluarea creșterii și pentru înflorire. O zi neobișnuit de caldă în mijlocul iernii nu înseamnă neapărat că primăvara a sosit, iar o perioadă rece apărută după încălzirea vremii nu ar trebui să determine planta să-și dea peste cap întregul ciclu sezonier. Cercetătorii din Japonia au descoperit că două specii de plante pot răspunde la istoricul temperaturilor pe intervale foarte diferite, de la câteva zile până la câteva luni. Plantele nu se bazează doar pe temperatura din ziua respectivă Vremea se poate schimba rapid. O perioadă caldă poate apărea în timpul iernii, iar primăvara poate aduce, temporar, temperaturi scăzute. Dacă plantele ar reacționa imediat și puternic la fiecare astfel de fluctuație, ar exista riscul ca acestea să înceapă să înflorească prea devreme sau să-și modifice ritmul de dezvoltare în mod nepotrivit. De aceea, cercetătorii consideră că plantele au nevoie de un mecanism prin care să distingă o schimbare temporară de o transformare reală a sezonului. „Pentru o plantă, temperatura unei singure zile nu este suficientă pentru a stabili că anotimpul s-a schimbat. Este mai importantă evoluția temperaturilor pe o perioadă mai lungă”, arată rezultatele cercetării. Studiul, realizat în principal de cercetători de la Universitatea Tsukuba din Japonia, a urmărit tocmai această capacitate de a integra informații provenite din trecut. Două plante perene au fost urmărite timp de doi ani Oamenii de știință au analizat două plante din familia cruciferelor: Eutrema japonicum, cunoscută drept wasabi, și Arabidopsis halleri subsp. gemmifera. Ambele sunt plante perene. Spre deosebire de speciile care își încheie întregul ciclu de viață într-un singur sezon, plantele perene trebuie să supraviețuiască de la un an la altul și să sincronizeze cu atenție momentele importante ale dezvoltării, conform earth.com. Cercetătorii au monitorizat timp de doi ani activitatea unor gene implicate în controlul înfloririi și au comparat-o cu temperaturile înregistrate în perioadele anterioare. Scopul a fost să afle cât de mult în urmă în timp poate influența vremea comportamentul actual al plantelor. Foto: Magnific.com Trei gene au oferit indicii despre „memoria” termică Echipa s-a concentrat asupra genelor VIN3, FLC și FT, fiecare având un rol diferit în reglarea procesului de înflorire. VIN3 este asociată cu răspunsul plantei la temperaturile scăzute, FLC acționează ca un factor care întârzie înflorirea, iar FT favorizează declanșarea acesteia. Prin analizarea activității celor trei gene, cercetătorii au putut observa că plantele nu răspund tuturor temperaturilor din trecut în același mod. Unele gene au fost influențate mai ales de condițiile recente, în timp ce altele au reflectat temperaturi înregistrate cu săptămâni sau chiar luni înainte. Citește și: 10 plante care țin căpușele departe de curte. Sunt ușor de cultivat și au mirosuri pe care insectele le evită Gena FLC a avut variații uriașe pe parcursul anului Unul dintre cele mai interesante rezultate a fost observat în cazul genei FLC. Activitatea acesteia s-a modificat de peste 1.000 de ori pe parcursul unui an, la ambele specii analizate. În cazul plantei Eutrema japonicum, nivelul activității FLC a început să scadă cu aproximativ 18 săptămâni înainte de iarnă și a revenit treptat în aproximativ nouă săptămâni în timpul primăverii. La Arabidopsis halleri, procesul a fost asemănător, însă intervalele au fost diferite: activitatea FLC a scăzut pe parcursul a aproximativ 12 săptămâni și a crescut din nou în aproximativ șase săptămâni. Aceste observații indică faptul că gena nu răspunde pur și simplu la temperatura măsurată într-un anumit moment. „Activitatea FLC reflectă nu doar temperatura actuală, ci și succesiunea condițiilor prin care planta a trecut anterior”, sugerează cercetarea. Aceeași temperatură poate produce răspunsuri diferite Pentru a înțelege mai bine acest mecanism, cercetătorii au comparat plante aflate în anotimpuri diferite, dar care aveau niveluri asemănătoare ale activității genei FLC. Plantele au fost apoi expuse la temperaturi de 4 grade Celsius și 23 de grade Celsius. Rezultatele au indicat că reacția plantei nu poate fi explicată exclusiv prin temperatura întâlnită în acel moment. Contează și perioada din an și ceea ce s-a întâmplat înainte. Cu alte cuvinte, aceeași temperatură poate avea o semnificație biologică diferită în funcție de istoricul termic al plantei. Cercetătorii au introdus conceptul de „interval de memorie termică” Pentru a putea măsura această influență a trecutului, echipa a introdus un indicator numit „interval de memorie termică”. Acesta arată care perioadă din istoricul temperaturilor oferă cea mai bună explicație pentru activitatea actuală a unei gene. Rezultatele au scos la iveală diferențe importante între cele trei gene. La Eutrema japonicum, VIN3 a reflectat temperaturile din aproximativ ultimele 4-6 zile. În cazul FLC, influența s-a întins până la aproximativ 13-28 de zile. Gena FT a avut însă o „memorie” mult mai lungă, reflectând condiții termice din urmă cu aproximativ 104-150 de zile. La Arabidopsis halleri a fost observat același principiu: VIN3 a răspuns mai ales condițiilor recente, FLC a integrat informații dintr-un interval de ordinul săptămânilor, iar FT a reflectat temperaturi dintr-o perioadă mult mai îndepărtată. „Memoria” unei plante se schimbă în funcție de anotimp Cercetarea a mai arătat că plantele nu folosesc un singur interval fix pentru a interpreta temperaturile din trecut. În cazul genei FLC, perioada relevantă s-a modificat în funcție de anotimp. Citește și: Capcana plantei Venus ascunde un mecanism neașteptat, dezvăluit de oamenii de știință La Eutrema japonicum, în primăvară, activitatea genei a fost asociată cu temperaturile din aproximativ ultimele 14-15 zile. În toamnă și iarnă, însă, influența s-a extins la aproximativ 68-90 de zile. La Arabidopsis halleri, intervalul a fost de aproximativ 29-44 de zile primăvara, comparativ cu 57-107 zile în toamnă și iarnă. Acest rezultat este important deoarece demonstrează că „memoria termică” nu este un mecanism rigid. „Planta pare să ajusteze perioada pe care o ia în calcul în funcție de anotimp. Cu alte cuvinte, trecutul relevant pentru plantă nu are aceeași durată pe tot parcursul anului”, indică rezultatele studiului. Ce s-a întâmplat când plantele au fost mutate într-un loc mai cald Cercetătorii au vrut să vadă și cum se comportă plantele atunci când sunt scoase din mediul lor obișnuit. Foto: Magnific.com Exemplare de Eutrema japonicum din Ikawa au fost mutate la Tsukuba, unde temperaturile erau cu cel puțin 4 grade Celsius mai ridicate în cea mai mare parte a anului. Rezultatele au fost surprinzătoare. Dintre plantele mutate în luna septembrie, aproximativ 70% nu au înflorit, iar restul de 30% au înflorit cu întârziere. În cazul exemplarelor mutate în octombrie, niciuna nu a înflorit pe durata perioadei de monitorizare. Tiparele de activitate ale genelor VIN3, FLC și FT au rămas vizibile, chiar dacă momentul înfloririi s-a schimbat. Cercetătorii atrag însă atenția că nu se poate spune cu certitudine că diferențele au fost provocate exclusiv de temperatură. Cele două locații se deosebeau și prin condițiile de lumină, iar acest factor poate influența, la rândul său, dezvoltarea plantelor. Temperaturile din trecut au putut anticipa activitatea genelor Într-o altă etapă a cercetării, oamenii de știință au încercat să afle dacă informațiile despre temperaturile anterioare pot fi folosite pentru a anticipa activitatea genelor într-un alt an. Pentru aceasta, au construit un model bazat pe datele obținute de la Eutrema japonicum între 2016 și 2018. Modelul a fost apoi verificat folosind măsurători noi, realizate în perioada 2021-2022. Rezultatele au fost foarte bune. Modelul a reprodus cu fidelitate evoluția sezonieră a genelor VIN3, FLC și FT, obținând coeficienți de corelație de peste 0,8. De asemenea, modelul a reușit să anticipeze principalele momente în care activitatea genelor urma să se schimbe pe parcursul anului. Totuși, nu a reușit să surprindă complet creșterea puternică a activității genei FT observată în luna martie. De ce contează descoperirea în contextul schimbărilor climatice Studiul poate avea implicații importante într-o perioadă în care temperaturile sezoniere se modifică. Iernile mai blânde, încălzirile premature și alternanța dintre perioade calde și reci pot schimba semnalele pe care plantele le folosesc pentru a determina momentul potrivit pentru înflorire. O singură zi neobișnuit de caldă poate să nu fie suficientă pentru a modifica semnificativ comportamentul unei plante. În schimb, o tendință de încălzire care se menține timp de săptămâni sau luni poate schimba semnalele biologice care controlează dezvoltarea. „Pentru a înțelege modul în care plantele se adaptează la schimbările climatice, nu este suficient să analizăm temperatura din prezent. Trebuie să ținem cont și de istoricul termic la care au fost expuse”, subliniază cercetarea. Acest lucru este important pentru înțelegerea perioadelor de înflorire, a reproducerii plantelor și a relațiilor dintre plante și organismele care depind de ele. Memoria termică a plantelor are totuși anumite limite Cercetătorii precizează că termenul de „memorie termică” trebuie interpretat cu atenție. Intervalul identificat prin această metodă nu demonstrează exact unde și în ce formă este stocată informația despre temperaturile din trecut. El arată mai degrabă care perioadă din istoricul termic este cea mai utilă pentru explicarea activității unei gene. În plus, memoria aparent foarte lungă a genei FT ar putea fi explicată, cel puțin parțial, prin semnale transmise de alte gene. Există și o limită metodologică importantă: analiza s-a oprit la 150 de zile. Prin urmare, nu poate fi exclusă posibilitatea ca anumite efecte ale temperaturilor din trecut să se întindă pe o perioadă chiar mai lungă. Plantele folosesc trecutul pentru a interpreta prezentul Cercetarea publicată în revista PLOS One oferă o perspectivă interesantă asupra modului în care plantele percep trecerea timpului. Ele nu au creier și nu „își amintesc” evenimentele în sensul în care o fac oamenii sau animalele. Totuși, procesele moleculare din interiorul lor pot integra informații despre condițiile întâlnite anterior și le pot folosi pentru a regla procese esențiale. În cazul celor două plante analizate, temperaturile din urmă cu câteva zile, săptămâni sau chiar luni au fost asociate cu activitatea unor gene care controlează înflorirea. Practic, planta nu reacționează doar la ceea ce se întâmplă afară în prezent, ci folosește și „istoricul” temperaturilor pentru a decide când condițiile sunt suficient de stabile pentru următoarea etapă a ciclului său de viață. Această descoperire îi poate ajuta pe cercetători să înțeleagă mai bine felul în care plantele urmăresc schimbarea anotimpurilor și cum ar putea reacționa la modificarea tot mai accentuată a tiparelor climatice.