Mimea inayostahimili ukame ambayo hufufuka baada ya kufa

Ili kulinda mimea kutokana na ukame unaoongezeka, wanasayansi wanatafuta vinasaba vya mimea ambayo inaweza kustahimili ukame kwa miezi kadhaa na kisha huota tena majani ya kijani.

Katika miaka ya 1970 huko Afrika Kusini, Jill Farrant aligundua mimea kadhaa iliyokuwa ikifufuka baada ya kufa.

Mimea hii inaweza kuishi miezi sita au zaidi bila maji. Majani yake yanageuka rangi ya hudhurungi na hukatika kwa urahisi, lakini yakipata maji, hugeuka kuwa ya kijani kibichi ndani ya masaa machache.

Kati ya spishi 352,000 zinazojulikana za mimea yenye maua ni 240 tu ndizo yenye uwezo wa kufa na kufufuka. Mimea hii inapatikana Afrika Kusini, Australia na Amerika Kusini.

Farrant, ambaye sasa ni profesa katika Chuo Kikuu cha Cape Town, amekuwa akisoma mimea hii isiyo ya kawaida kwa zaidi ya miongo mitatu. Pamoja na watafiti wengine, anaamini uwezo wake wa kustahimili ukame unaweza kuwa muhimu katika kurekebisha kilimo kwa kuzingatia mabadiliko ya tabia nchi.

Kwa mimea kuishi kwa miezi kadhaa bila maji inaweza kuonekana kama hadithi ya kutunga. Idadi kubwa ya mimea hufa inapopoteza maji kwa 10-30%. Lakini mimea hii inaweza kuvumilia zaidi ya 95% ya upotezaji wa maji.

Siyo tu uwezo wa kustahimili ukame ambao unashangaza, anasema Carlos Messina, mwanasayansi wa mahindi katika Chuo Kikuu cha Florida. Pia jinsi inavyofufuka.

Mimea ya mahindi inaweza pia kuishi ndani ya ukame, anasema, "lakini inapopata maji, hairudi kwenye uhai ule ule wa majani iliyokuwa nayo hapo awali, na mtiririko wa CO2 na maji, vyote huharibika." Kwa hivyo ukame huhatarisha ukuaji wao hata baada ya mvua kurejea.

Lakini mimea inayofufuka "inaonekana kurejea katika hali iliyokuwa nayo kabla ya ukame," anasema. "Ikiwa tunaweza kuunda mimea ya mahindi ambayo hufanya kama hivyo, hilo litakuwa ni jambo zuri.

Mchakato wenyewe

Mimea inayofufuka huweka mbadala wa maji yanayotoweka na kuweka sukari, na kugeuza sehemu ya ndani ya seli kuwa kitu chenye mnato, kinachofanana na gundi na kupunguza kasi ya athari zozote za kemikali. Mbinu hiyo inayojulikana kama 'vitrification' inatumiwa na wanyama wanaostahimili ukame, kama vile tardigrades (dubu maji) na mayai ya kamba wa Artemia.

Inapozigeuza sehemu za seli kuwa kama gundi, mimea hii pia hutengeneza mitambo yao ya usanisinuru (photosynthesis), na kuzima chanzo chao kikuu cha chakula na kusitisha shughuli zote.

Ili kuuweka pamoja mkusanyiko wao wa protini na seli, huzalisha protini za kinga ziitwazo "chaperones," ambazo zinajuulikana kwa kuziongoza seli katika nyakati hatari.

"Jinsi mimea hii inavyohifadhi tishu zao ni muujiza," anasema Farrant.

Kwa maana hiyo, uwezo wa mimea hii sio tofauti sana na mbegu za mimea mingi ya maua. Wakati zikiwa kavu na kuhifadhiwa mahali pa giza na baridi, mbegu nyingi zinaweza kuishi kwa miaka, wakati mwingine milenia. Lakini mara tu shina la kwanza la kijani linapochomoza, uwezo wa kuvumilia ukame kwa mmea unaanza kupotea.

Wakati huu ukame umekuwa tatizo kwa wakulima, kupanda kwa joto duniani kutokana na utoaji wa gesi chafu kunafanya hali kuwa mbaya zaidi, hasa katika maeneo ya Mediterania na magharibi mwa Amerika Kaskazini. Ukame, moto wa nyika na joto vinakadiriwa kugharimu dola za kimarekani bilioni 16.6 (£12.9m) kama hasara kwa mazao nchini Marekani mwaka 2023 pekee.

Ubunifu unahitajika

Kufikia 2100 sehemu kubwa ya ardhi ya kilimo ya Afrika Kusini mwa Jangwa la Sahara na Amerika Kusini itakuwa haifai kwa uzalishaji wa chakula, sehemu kubwa ya ardhi itakuwa ni ardhi ya ukame.

Hali ni mbaya sana, anasema Farrant, mabadiliko makubwa zaidi katika kilimo sasa yanapaswa kufanyika. "Hatutapata chakula cha kutosha," anasema. "Kwa hivyo lazima tuwe wabunifu."

Baadhi ya mimea ya mazao kama vile ngano, mahindi na soya tayari yamefanywa kuwa na uwezo wa kustahimili uhaba wa maji. Kwa kuchagua mimea yenye kina kirefu cha mizizi na hivyo husaidia kupata akiba ya kutosha ya maji, au kuchagua mimea inayotoa maua haraka na hivyo kupata mbegu katika kipindi kifupi.

Ndio maana Farrant na wanasayansi wengine wanachunguza ikiwa wanaweza kupata njia ya kuunda mimea yenye kuvumilia ukame kwa mazao ya kawaida kama mchele, mahindi na ngano kupitia mimea inayofufuka, kwa kurekebisha jeni.

Jeni zinazohusika katika ustahimilivu wa ukame zinaweza kutengwa na kuingizwa katika mazao yasiyostahamili ukame ili nayo yaweze kustahamili.

Julia Buitink, mwanabiolojia wa mbegu katika Taasisi ya Kitaifa ya Ufaransa ya Utafiti wa Kilimo huko Paris, anakubali kuwa ni mbinu inayowezekana.

Imetafsiriwa na Rashid Abdalla