Prioriteti numër një i një bime është të rritet—një arritje që kërkon dritë dielli, lëndë ushqyese dhe ujë. Nëse vetëm një nga këto tre elemente mungon, si uji gjatë thatësirës, rritja ndalet. Mund të mendoni se në fund të thatësirës, bima do të rikthehej menjëherë tek rritja. Por, përparësitë e saj ndryshojnë.
Biologët e bimëve në Salk përdorën teknika të avancuara të transkriptomikës në nivel qelizor dhe hapësinor për të vëzhguar nga afër sesi një bimë e vogël me lule e quajtur Arabidopsis thaliana rikuperohet pas thatësirës. Ata zbuluan se imuniteti bëhet prioriteti kryesor i bimës gjatë kësaj periudhe pas-thatësi, ndërsa panë gjene që rrisnin imunitetin të aktivizoheshin shpejt nëpër gjethet e Arabidopsis. Ky reagim i fuqishëm imunitar, i quajtur “Imuniteti i shkaktuar nga rikuperimi pas thatësirës” (DRII), u shfaq gjithashtu tek domatet e egra dhe të kultivuara, duke sugjeruar se dhënia e përparësisë imunitetit është e ruajtur në mënyrë evolucionare dhe me shumë gjasa ndodh edhe tek kultura të tjera të rëndësishme.
Zbulimet, të botuara në Nature Communications më 29 gusht 2025, hedhin themelet për rritjen e kulturave më rezistente dhe mbrojtjen e furnizimit global me ushqime në vitet që do të vijnë.
“Thatësi paraqet një sfidë të madhe për bimët, por ajo që është më pak e kuptuar është si rikuperohen ato sapo rikthehet uji,” thotë autori kryesor Joseph Ecker, profesor, Salk International Council Chair në Genetikë, dhe hetues i Howard Hughes Medical Institute. “Ne zbuluam se, në vend që të përshpejtojë rritjen për të kompensuar kohën e humbur, Arabidopsis aktivizon shpejt një përgjigje imunitare të koordinuar. Ky zbulim thekson rikuperimin si një dritare kritike të riprogramimit gjenetik dhe hap rrugë të reja për inxhinierinë e kulturave që mund të rikuperohen më efektivisht pas stresit mjedisor.”
Bimë e etur, tokë e tharë
Arabidopsis ka shërbyer si një model i rëndësishëm laboratorik për biologët e bimëve për gjysmë shekulli. Bima rritet shpejt dhe lehtë, dhe ka një gjenom relativisht të thjeshtë krahasuar me bimët e tjera. Por, thelbësore është se shumë nga gjenet individuale brenda gjenomit të Arabidopsis ndahen edhe me specie të tjera bimore—përfshirë kultura bujqësore si domatet, gruri dhe orizi.
Një tipar që Arabidopsis ndan me çdo bimë është nevoja për ujë. Bima thith ujë përmes poreve mikroskopike në “lëkurën” e saj—por këto pore gjithashtu mund ta vënë bimën në rrezik, pasi ekspozojnë drejtpërdrejt pjesët e brendshme të saj të ndjeshme ndaj botës së jashtme. Kjo e detyron bimën të gjejë një ekuilibër mes marrjes së ujit dhe mbrojtjes nga patogjenët.
Ky ekuilibër bëhet edhe më sfidues gjatë rikuperimit nga thatësira. Pa ujë, bima mbyll poret dhe hyn në një gjendje stresi, duke ndalur rritjen dhe duke kursyer rezervat. Kur rikthehet uji, poret hapen shpejt për të shuar etjen, duke e ekspozuar papritur edhe një herë ndaj rreziqeve të jashtme. Pra, si e mbrojnë veten bimët gjatë këtij procesi të ndjeshëm të rikuperimit?
“Ne dimë shumë për atë që ndodh në bimë gjatë thatësirës, por dimë shumë pak për atë që ndodh gjatë asaj periudhe kritike të rikuperimit,” thotë autorja e parë Natanella Illouz-Eliaz, studiuese postdoktorale në laboratorin e Ecker. “Kjo periudhë rikuperimi është jashtëzakonisht aktive gjenetikisht dhe komplekse, pasi kemi zbuluar procese për të cilat nuk kishim asnjë ide—apo edhe supozim—se do të ishin pjesë e saj. Tani e dimë qartë se rikuperimi ia vlen të studiohet më tej.”
Një studim i shpejtë, me qeliza të vetme dhe kontekst hapësinor
Studiuesit morën bimë Arabidopsis që kishin jetuar në gjendje thatësire dhe ua rikthyen ujin. Ata shqyrtuan gjethet për ndryshime në shprehjen gjenetike duke filluar nga 15 minuta pas ujitjes dhe gradualisht deri në 260 minuta. Ky vrojtim i hershëm e veçon studimin, pasi biologët shpesh nuk kapin të dhëna kaq shpejt pas rehidrimit.
“Ajo që është vërtet mbresëlënëse,” shton Illouz-Eliaz, “është se do ta kishim humbur krejtësisht këtë zbulim nëse nuk do të kishim marrë të dhëna në këto pika të hershme.”
Ndërsa të gjitha qelizat në një gjethe Arabidopsis ndajnë të njëjtin kod gjenetik, shprehja e secilit gjen ndryshon nga qeliza në qelizë. Ky model përcakton identitetin dhe funksionin e qelizës. Kapja efektive e këtyre modeleve kërkon teknologji të sofistikuara si transkriptomika në nivel qelize të vetme dhe transkriptomika hapësinore, e cila analizon qelizat brenda kontekstit të plotë të bimës.
Imuniteti i shkaktuar nga rikuperimi pas thatësirës (DRII)
Vetëm 15 minuta pas riujorjes, ekipi pa gjene të fjetura që u aktivizuan. Modelet e shprehjes ndryshuan ndjeshëm nëpër shumë qeliza të gjethes, duke ndezur mijëra gjene të reja. Këto gjene nisën një përgjigje imunitare që studiuesit e quajnë “Imuniteti i shkaktuar nga rikuperimi pas thatësirës” (DRII). Gjatë periudhës së brishtë të rehidrimit, DRII i doli në mbrojtje Arabidopsis, duke e mbrojtur nga patogjenët.
Pasi panë DRII tek Arabidopsis, ekipi u bë kurioz nëse edhe domatet e egra dhe të kultivuara përjetonin DRII. Të dy llojet e domateve e përjetuan këtë proces, i cili, si tek Arabidopsis, rriti rezistencën e tyre ndaj patogjenëve. Këto rezultate sugjerojnë se reagimi imunitar mund të jetë i përbashkët për shumë specie të tjera bimore dhe kultura bujqësore.
Ende mbeten pyetje për t’u kuptuar. Për shembull, procesi i rehidrimit nis nga rrënjët, pra si përhapet sinjali kaq shpejt deri tek gjethet, duke shkaktuar ndryshime në shprehjen gjenetike vetëm në 15 minuta? Dhe cili është ky sinjal?
Studiuesit besojnë gjithashtu se këto gjetje mund të ndihmojnë të ndryshohet perspektiva mbi stresin e bimëve. Ndoshta bimët nuk fokusohen vetëm në mbijetesë dhe rritje, por edhe në përgatitje për atë që vjen më pas, sapo të rikthehet uji. Dhe ndoshta balancimi mes mbijetesës dhe jetëgjatësisë varet nga një sistem që ndien ashpërsinë e stresit.
“Rezultatet tona tregojnë se rikuperimi nga thatësira nuk është një proces pasiv, por një riprogramim shumë dinamik i sistemit imunitar të bimës,” thotë Ecker. “Duke përcaktuar ngjarjet gjenetike të hershme që ndodhin brenda minutave pas rehidrimit, mund të fillojmë të zbulojmë sinjalet molekulare që koordinojnë rikuperimin nga stresi dhe të eksplorojmë sesi këto mekanizma mund të shfrytëzohen për të përmirësuar qëndrueshmërinë e kulturave.”
Autorë të tjerë përfshijnë Jingting Yu, Joseph Swift, Kathryn Lande, Bruce Jow, Lia Partida-Garcia, Travis Lee, Rosa Gomez Castanon, William Owens, Chynna Bowman, Emma Osgood, Joseph Nery dhe Tatsuya Nobori nga Salk; si dhe Za Khai Tuang, Adi Yaaran, Yotam Zait dhe Saul Burdman nga Universiteti Hebraik i Jeruzalemit.
