Учёные связали предел жаростойкости фотосинтеза с разрушением белков

Сильная жара нарушает фотосинтез прежде всего из-за повреждения белков, а способность растений приспосабливаться к нагреванию имеет предел. Новая модель оценивает верхнюю границу такой адаптации примерно в 60 °C. Речь идёт об устойчивости фотосинтетического аппарата, а не о температуре, при которой любое растение может нормально расти.

Николь Бисон и Шон Михалец из Университета Британской Колумбии разработали теорию на основе химической кинетики. Они проверили её на данных о температурных реакциях фотосистемы II у 177 видов растений из 157 семейств. В расчётах одновременно учитывались температура и продолжительность нагревания — два фактора, которые определяют тяжесть теплового воздействия.

Результаты показали, что потерю устойчивости лучше объясняет денатурация белков, то есть нарушение их рабочей пространственной структуры, чем разрушение липидных мембран. Предсказанная граница около 60 °C связана с термостабильностью белков теплового шока. Она также согласуется с отдельным глобальным массивом данных, охватывающим 826 видов растений.

Подход позволяет сравнивать эксперименты с разной длительностью нагревания и оценивать, как перегрев ограничивает фотосинтез. Это может улучшить прогнозы реакции растительности на экстремальную жару. Однако предельная адаптация не равнозначна обычной переносимости жары: конкретные повреждения зависят от условий и времени воздействия, поэтому применять единую температурную отметку ко всем растениям нельзя.

Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.