22ΟΣ ΑΙΩΝΑΣ
17/11/2021 07:07 EET | Updated 17/11/2021 07:07 EET

Ατακάμα: Η έρημος με τα μυστικά της σωτηρίας του είδους

Μια νέα μελέτη για τη ζωή των φυτών σε ένα από τα πιο ξηρά μέρη του κόσμου έχει οδηγήσει σε νέα δεδομένα για τις καλλιέργειες.

Getty Images via Getty Images
Παρά το γεγονός ότι βρίσκονται σε μια από τις πιο ξηρές περιοχές του κόσμου, εκατοντάδες λουλούδια της ερήμου φυτρώνουν στην έρημο Ατακάμα.

Από το διάστημα, η έρημος Ατακάμα της Νότιας Αμερικής φαίνεται σαν ένα κομμάτι ξεραμένης γης που εκτείνεται κοντά στο βόρειο άκρο της Χιλής. Αυτό το ξεραμένο και ανεμοδαρμένο τοπίο, όμως, που βράζει κάτω από τον ήλιο, αποτελεί την παλαιότερη και πιο ξηρή έρημο του κόσμου.

Η μέση βροχόπτωση είναι λίγο περισσότερο από 0,10μ. ετησίως, ωστόσο η ζωή που ανθίζει σε αυτήν την περιοχή είναι πλούσια. Μερικά από τα άνθη που βλασταίνουν στην περιορχή είναι τα Lupinus oreophilus, Azorella atacamensis και Solanum chilense.

Για 10 χρόνια, ο Ροντρίγκο Γκουτιρέζ έκανε καθημερινά ταξίδια 1.000 μίλια βόρεια από το εργαστήριό του στο Pontificia Universidad Católica de Chile στην πρωτεύουσα του Σαντιάγο σε 22 ξεχωριστές τοποθεσίες στην έρημο, όπου μετρούσε τη θερμοκρασία και το νερό και συνέλλεγε δείγματα φυτών, χώμα εδάφους και μικρόβια που υπάρχουν και στα δύο. Στη συνέχεια, ο μοριακός βιολόγος συνεργάστηκε με επιστήμονες από όλο το κόσμο καθώς και βοτανολόγους, μικροβιολόγους και οικολόγους για να αποκωδικοποιήσει τα γονίδια των φυτών και να μάθει πώς προσαρμόστηκαν για να επιβιώσουν σε ένα περιβάλλον αρκετά ακραίο για να προκαλέσει τη δική του φυσική αντοχή.

Τη Δευτέρα, ο Γκουτιρέζ και 26 από τους συναδέλφους του δημοσίευσαν σχεδόν 300 γενετικές ανακαλύψεις σε μια δημοσίευση στο διάσημο Proceedings of the National Academy of Sciences. Όσα ανακάλυψαν θα μπορούσαν να περιέχουν τα μυστικά για την αποφυγή ελλείψεων τροφίμων σε έναν όλο και πιο ζεστό, επιρρεπή στην ξηρασία κόσμο, παρέχοντας στους επιστήμονες τα γενετικά εργαλεία για την εκτροφή ανθεκτικών νέων καλλιεργειών.

«Με τον πληθυσμό που έχουμε, πρέπει να παράγουμε τρόφιμα και καλλιέργειες παρά την αυξανόμενη ερημοποίηση», λέει ο Γκουτιρέζ. «Ο μόνος τρόπος με τον οποίο θα μπορέσουμε να το κάνουμε αυτό είναι εάν μπορέσουμε να δημιουργήσουμε κάποιο είδος αντοχής στην ξηρασία στις καλλιέργειες».

Αλλά τα ευρήματα αποτελούν επίσης μια προειδοποίηση για το τι μπορεί να χαθεί καθώς η παγκόσμια οικονομία περιορίζει την ζήτησή της για ορυκτά καύσιμα και στρέφεται στους ηλιακούς συλλέκτες και τις μπαταρίες από λίθιο και χαλκό, τεράστιες ποσότητες των οποίων εξορύσσονται στην, πλούσια σε ορυκτά, έρημο Ατακάμα.

Construction Photography/Avalon via Getty Images
Ένα αμάξι οδηγεί μέσα από τις πισίνες άλμης της περιοχής, όπου εξάγεται το λίθιο.

Η αυξανόμενη ζήτηση για τους γεωλογικούς θησαυρούς της Ατακάμα απειλεί να αποστραγγίσει το λίγο νερό που συντηρεί τους πολύπλοκους ιστούς ζωής της ερήμου πιο γρήγορα από όσο μπορεί να προσαρμοστεί η φύση. Από την περιοχή εξάγεται ήδη πάνω από το 30% του λιθίου στον κόσμο, ένα στοιχείο τόσο περιζήτητο στην πράσινη οικονομία που μερικές φορές αποκαλείται «λευκός χρυσός» και η κυβέρνηση της Χιλής επιδιώκει να επεκτείνει την εξαγωγή του. Η κλιματική αλλαγή, εν τω μεταξύ, απλώς προσθέτει πίεση, καθιστώντας την Aτακάμα ακόμη πιο ξηρή από ό,τι τα προηγούμενα χρόνια.

Ένας διηπειρωτικός, διεπιστημονικός θρίαμβος

Η μελέτη είναι ένας θρίαμβος τόσο της συνεργασίας μεταξύ ηπείρων όσο και επιστημονικών κλάδων. Ο ερευνητής από την Χιλή συνέλεξε δείγματα 32 κυρίαρχων ειδών φυτών στην Ατακάμα, τα αποθήκευσε σε υγρό άζωτο και στη συνέχεια ανέλυσε την αλληλουχία του RNA τους στο εργαστήριο στο Σαντιάγο.

Την ίδια περίοδο, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας συγκέντρωναν μια βάση δεδομένων αρχαίων φυτικών γονιδίων και σε συνεργασία με ειδικούς του Βοτανικού Κήπου της Νέας Υόρκης εντόπισαν 32 γενετικά παρόμοια είδη που ανοίγουν στην ίδια οικογένεια, που ταίριαζαν με τα δείγματα της Ατακάμα. Συνδέοντας αυτό το βουνό δεδομένων στους εσωτερικούς υπερυπολογιστές του NYU, οι επιστήμονες άρχισαν αυτό που ονομάζεται φυλογονιδιωματική ανάλυση για να ανασυνθέσουν μια εξελικτική ιστορία και να εντοπίσουν ποιες γενετικές πρωτεΐνες βοήθησαν τη χλωρίδα να επιβιώσει στο σκληρό κλίμα της ερήμου.

Συγκεντρώνοντας σχεδόν 1,7 εκατομμύρια αλληλουχίες πρωτεϊνών και σχεδόν 8,6 εκατομμύρια αμινοξέα σε περισσότερα από 70 είδη, η ανάλυση που προέκυψε κατέληξε σε 265 ξεχωριστά γονίδια των οποίων οι πρωτεϊνικές αλληλουχίες μεταλλάχθηκαν καθώς τα φυτά εξελίχθηκαν για να ζήσουν στην Ατακάμα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που διευκόλυναν την επιβίωση, υπό ακτινοβολία υψηλού φωτός, σε μεγάλες περιόδους χωρίς νερό και σε αλμυρό και φτωχό σε άζωτο έδαφος.

«Είναι ένα ορυχείο, αλλά είναι επίσης ένα γενετικό χρυσωρυχείο», λέει η Γκλόρια Κορούζι, μοριακή βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης που βοήθησε στην αλληλουχία των γονιδιωμάτων των φυτών και συνέγραψε τη μελέτη, αναφερόμενη στην παραγωγή λιθίου και χαλκού στην περιοχή. «Εξάγουμε τα γονίδια που επιτρέπουν στα φυτά να αναπτυχθούν σε αυτό το ξηρό περιβάλλον».

Τα ευρήματα δεν περιορίστηκαν μόνο στη γενετική. Οι επιστήμονες εντόπισαν επίσης μικρόβια στο έδαφος που τραβούν άζωτο από τον αέρα στο έδαφος, παρέχοντας το σπάνιο θρεπτικό στοιχείο στις ρίζες των φυτών. Σε μια εποχή που επιστήμονες και νεοφυείς επιχειρήσεις της Σίλικον Βάλει αναζητούν νέους τρόπους για να απομακρύνουν τους αγρότες των ΗΠΑ από τον εθισμό τους στα αζωτούχα λιπάσματα, τα οποία μολύνουν το νερό και παράγουν μεγάλες ποσότητες αερίου που θερμαίνει τον πλανήτη.

Rodrigo Gutiérrez
Μια προπτυχιακή ερευνήτρια εντοπίζει, συλλέγει και καταψύχει δείγματα φυτών στην έρημο Ατακάμα. 

Αυτά τα μικρόβια δείχνουν, λένε οι ερευνητές, το «οικολογικό πλαίσιο του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσονται αυτά τα φυτά», μια βασική λεπτομέρεια καθώς η κοινότητα μικροβίων του εδάφους θεωρείται όλο και περισσότερο ως «το μέλλον της φυτικής γεωργίας».

Περίπου το 44% των καλλιεργήσιμων εκτάσεων στον κόσμο βρίσκονται σε ξηρές περιοχές, οικοσυστήματα που περιλαμβάνουν ερήμους, ημιερήμους και λιβάδια, σύμφωνα με στοιχεία των Ηνωμένων Εθνών. Και πολλές από τις έρημους του κόσμου επεκτείνονται καθώς ο πλανήτης θερμαίνεται και οι πόροι γλυκού νερού μειώνονται. Η Σαχάρα της Αφρικής, για παράδειγμα, έχει επεκταθεί κατά 10% από το 1920, σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα, απειλώντας τα χωράφια που τρέφουν τον πληθυσμό που αναμένεται να διπλασιαστεί μέχρι τα μέσα αυτού του αιώνα.

Οι πιθανές εφαρμογές της έρευνας εκτείνονται πέρα ​​από τις ανθεκτικές στην ξηρασία ντομάτες ή το καλαμπόκι που απαιτούν πολύ λιγότερα λιπάσματα αζώτου. Οι αλληλουχίες πρωτεϊνών στα χόρτα που μελέτησαν οι επιστήμονες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την καλλιέργεια βιοκαυσίμων σε εδάφη πολύ φτωχά για καλλιέργεια λαχανικών. Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ έδωσε στους ερευνητές 7 εκατομμύρια δολάρια για τη διεξαγωγή της μελέτης ειδικά για αυτούς τους σκοπούς. (Η κυβέρνηση της Χιλής έδωσε επίσης στο έργο «σημαντική χρηματοδότηση», αν και οι ερευνητές αρνήθηκαν να μιλήσουν για το ακριβές ποσό.)

«Αυτά τα οικοσυστήματα είναι μοναδικά»

Για να κατανοήσουμε πόσο γρήγορα έχει αυξηθεί η παραγωγή λιθίου στην Ατακάμα, χρειάζεται μόνο να δούμε δορυφορικές εικόνες της μεγαλύτερης αλυκής της ερήμου. Το 1993, η βιομηχανία της περιοχής περιορίστηκε σε ένα μικρό κομμάτι της έκτασης σχεδόν 1.200 τετραγωνικών μιλίων που περιβάλλεται από βουνά. Μέχρι το 2015, οι εικόνες του Γεωλογικού Ινστιτούτου των ΗΠΑ δείχνουν ότι οι εγκαταστάσεις παραγωγής είχαν «καταναλώσει» μια ευρεία περιοχή.

Η επέκταση αντανακλά την αυξανόμενη ζήτηση στο εξωτερικό. Ενώ η Αυστραλία, η οποία εξορύσσει λίθιο από σκληρό βράχο και στέλνει την πρώτη ύλη στην Κίνα για επεξεργασία, έχει γίνει τα τελευταία χρόνια ο κορυφαίος προμηθευτής του ορυκτού στον κόσμο, η Ατακάμα παραμένει κεντρικός κόμβος σε μια αλυσίδα εφοδιασμού που αυξάνεται όλο και περισσότερο καθώς οι πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων αυξάνονται κατακόρυφα στην Ανατολική Ασία, την Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική.

Μέχρι το 2040, ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας προβλέπει ότι η ζήτηση για λίθιο θα είναι 42 φορές μεγαλύτερη από αυτή που ήταν το 2020.

Οι ανθρακωρύχοι λιθίου και οι κατασκευαστές μπαταριών οχημάτων ανησυχούν εδώ και καιρό ότι η προσφορά του ορυκτού θα περιοριστεί κάποια στιγμή την επόμενη δεκαετία. Καθώς όμως οι πωλήσεις έχουν εκτοξευθεί στα ύψη και οι παραγωγοί εμπορευμάτων δυσκολεύονται να συμβαδίσουν με τις παραγγελίες εφοδιασμού μετά την πανδημία, ορισμένοι άρχισαν να προειδοποιούν ότι η κρίση λιθίου θα μπορούσε να «χτυπήσει» σε μόλις δύο χρόνια από τώρα.

Rodrigo Gutiérrez
Μερικοί από τους θάμνους που οι ερευνητές φωτογράφησαν.

Η μελέτη «τονίζει τη σημασία της κατανόησης και της εκτίμησης της τοπικής και ενδημικής βιοποικιλότητας», δήλωσε η Κριστίνα Ντολαντόρ, μικροβιακή περιβαλλοντολόγος στο Πανεπιστήμιο της Χιλής, η οποία δεν συμμετείχε στην εργασία, αλλά εξέτασε ένα προηγμένο αντίγραφο της εργασίας για τη HuffPost.

«Η εύθραυστη ισορροπία της βιοποικιλότητας της περιοχής και των περιχώρων της βρίσκεται σε κίνδυνο λόγω της τεράστιας κλίμακας της προτεινόμενης εξόρυξης», δήλωσε η Ντολαντόρ, η οποία είναι επίσης ακτιβίστρια.

Ο Χουάν Ναβέντο, ερευνητής στο Universidad Austral de Chile, λέει ότι «όλες οι καλλιέργειες τροφίμων θα ωφεληθούν από τις νέες πληροφορίες σχετικά με τις προσαρμογές σε αγγειακά φυτά και τη σχετική μικροβιακή χλωρίδα του εδάφους» από τη μελέτη και προειδοποίησε ότι «από τη στιγμή που το νερό έχει φύγει, η αποκατάσταση είναι ανέφικτη».

Παρόμοιες συζητήσεις γίνονται τώρα στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου το λίθιο και άλλες πρώτες ύλες που χρησιμεύουν σε πράσινες τεχνολογίες έχουν δημιουργήσει μια ώθηση για αύξηση των εγχώριων εξορύξεων. Στη Νεβάδα, ένα προτεινόμενο ορυχείο λιθίου έχει προκαλέσει έντονες αντιδράσεις από φυλές ιθαγενών, κτηνοτρόφους και βοτανολόγους, οι οποίοι λένε ότι το έργο απειλεί μια οικολογικά και πολιτιστικά πολύτιμη περιοχή.