Baza de date globală oferă o imagine mai completă a elementelor care compun viața plantelor
O echipă internațională de cercetători a realizat o bază de date globală care surprinde compoziția elementară a plantelor terestre, ducând analiza dincolo de nutrienții esențiali cunoscuți. Studiul, publicat în ACS Environmental Au, a fost coordonat de Harrison Coker, cercetător doctoral în cadrul Departamentului de Știința Solului și Culturilor din cadrul Universității Texas A&M, în laboratorul doctorului Julie Howe.
Analiza a reunit măsurători din 5.474 de mostre de plante provenite din 73 de țări, acoperind 52 de elemente, 21 de clase climatice și 26 de grupuri de soluri. Rezultatul oferă o imagine mai cuprinzătoare asupra elementelor pe care plantele le conțin, inclusiv zeci de elemente aflate în afara nutrienților asociați în mod obișnuit cu creșterea plantelor.
O întrebare despre spațiu care a pornit de la Pământ
Coker, care beneficiază de o bursă NASA Space Technology Graduate Research Opportunity, studiază modalitățile de susținere a creșterii plantelor pe Lună și pe Marte și a petrecut ultimele trei veri desfășurând cercetări la Centrul Spațial Kennedy al NASA. Acest interes l-a conectat cu un grup internațional de oameni de știință reuniți de Moon Village Association, o organizație dedicată explorării și dezvoltării Lunii.
Grupul a căutat date despre compoziția elementară a plantelor cultivate în regolit lunar și marțian simulat, dar a găsit foarte puține informații utile. Aceasta i-a condus spre o problemă mai amplă: cercetarea nutriției plantelor s-a concentrat în mod tradițional asupra elementelor esențiale, de la macronutrienți precum azotul, fosforul și potasiul până la micronutrienți necesari în cantități mult mai mici. În schimb, existau mult mai puține date care să reunească gama mai largă de elemente adesea abundente în soluri și care pot fi prezente și în țesuturile plantelor.
Mai mult decât elementele esențiale
După ce cercetătorii au privit dincolo de elementele de care plantele au nevoie pentru a supraviețui, au descoperit modele surprinzătoare în ceea ce plantele conțin efectiv. Douăzeci de elemente considerate neesențiale pentru creșterea plantelor au fost găsite la concentrații medii mai mari decât molibdenul, elementul esențial cu cea mai mică concentrație din studiu.
„Ce am găsit fascinant a fost că, la scară globală, mai multe elemente considerate neesențiale pentru viața plantelor au avut o concentrație cu un ordin de mărime mai mare decât ceea ce este esențial”, a declarat Coker. „Dacă aceste elemente mai puțin studiate sunt mai prevalente decât credem, care sunt rolurile biologice nevăzute ale acestor elemente coexistente într-o plantă?”
Pentru multe dintre aceste elemente mai puțin studiate nu există încă un răspuns clar. Studiul a constatat că ele formează împreună o parte considerabilă din țesuturile plantelor, oferind cercetătorilor o bază mai largă pentru investigarea rolurilor pe care unele dintre aceste elemente le pot juca. Analiza a evidențiat și un model evolutiv puternic: plantele înrudite îndeaproape tind să aibă profiluri elementare similare, ceea ce sugerează că diferite linii evolutive de plante au compoziții elementare caracteristice.
Un nou punct de referință
Studiul notează că plantele joacă un rol important în circulația elementelor prin ecosisteme, preluându-le din mediul înconjurător și încorporându-le în țesut viu. O imagine mai completă a acestor elemente i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine aceste cicluri mai ample.
Baza de date le-ar putea permite cercetătorilor să includă o gamă mai largă de elemente în modelele globale sau să folosească datele pentru a antrena instrumente de învățare automată care explorează relațiile dintre compoziția plantelor și structura ecosistemelor. În agricultură, baza de date ar putea oferi o referință pentru studierea elementelor pe care culturile le extrag din soluri și a modului în care aceste elemente circulă prin sistemele agricole. De asemenea, le oferă cercetătorilor o bază pentru studierea plantelor în medii necunoscute, inclusiv regolitul lunar sau marțian.
Coker vede însă valoarea lucrării dincolo de orice aplicație anume. Privind dincolo de elementele deja cunoscute ca esențiale, cercetătorii pot începe să pună întrebări mai fundamentale despre multitudinea de elemente găsite în țesuturile plantelor și despre rolurile pe care acestea le pot juca.
„Este important să știm din ce este făcută viața. Odată ce cunoaștem toate elementele, putem începe să privim în procese mai complexe, cum ar fi modul în care totul funcționează împreună pentru a crea caracteristici complexe precum funcția și stabilitatea”, a spus Coker. „Elementele sunt ingredientele vieții.”
