Jelajahi Death Valley, cekungan gurun di California dan sebagian Nevada, dan kamu pasti akan disuguhi pemandangan geologi penuh warna di setiap sudut.

Tapi tempat ini juga dikenal sebagai lokasi terendah, terkering, dan terpanas di Amerika Utara.

Dibilang terpanas, artinya suhu harian normal di musim panas saja sudah menyentuh 49 °C. Bahkan, katanya pernah mencapai 56,7 °C.

Jadi, tidak mengherankan kalau banyak area taman nasional ini yang sama sekali tidak ditumbuhi tanaman.

Tetapi ada satu spesies flora yang beradaptasi luar biasa baik dengan kondisi yang kejam ini: Tidestromia oblongifolia (alias Arizona honeysweet), tanaman berbunga asli yang tumbuh mirip semak.

Kalau membayangkan organisme pencinta panas ekstrem, kamu mungkin langsung terpikir mikroba yang tumbuh subur di sumber air panas atau ventilasi hidrotermal laut dalam. Tumbuhan dan hewan kompleks punya lebih banyak bagian yang harus dikoordinasikan, sehingga panas ekstrem jauh lebih sulit untuk ditaklukkan.

Kunci kemampuan tanaman ini bertahan di suhu sangat tinggi, menurut sebuah studi pracetak baru, adalah fakta bahwa honeysweet bisa mendinginkan daunnya sendiri secara signifikan hingga jauh di bawah suhu udara di sekitarnya.

Tanaman ini mendinginkan dirinya begitu efektif sehingga bisa selamat dari suhu yang nyaris menyentuh batas atas toleransi kehidupan kompleks, yaitu 60 °C.

Untuk memahami caranya, para peneliti mengumpulkan biji dari 223 tanaman liar di seluruh rentang distribusi spesies ini, termasuk populasi dari Death Valley sendiri.

Mereka lalu menguji lebih dari 1.200 bibit dengan program panas yang brutal, menyesuaikannya secara bertahap sebelum memaparkannya ke suhu 60 °C selama enam hingga delapan jam setiap hari selama lebih dari seminggu.

Tidak semua tanaman selamat. Bergantung pada garis genetiknya, tingkat kelangsungan hidup berkisar dari hanya kurang dari 2 persen hingga lebih dari 34 persen, menunjukkan bahwa beberapa individu memang lebih beradaptasi terhadap panas ekstrem dibanding yang lain.

Dengan kamera inframerah, para peneliti mencatat bahwa pada hari-hari terpanas, beberapa daun tercatat lebih dari 10 °C lebih dingin dibanding udara di sekitarnya, dengan kasus paling ekstrem mencapai selisih 13 °C yang mencengangkan.

Bahkan setelah menghabiskan delapan hari berturut-turut dalam panas 60 °C, tanaman yang selamat menjaga suhu daun mereka di kisaran 54 °C hingga 59 °C — masih sangat panas, tapi sedikit di bawah batas termal atas yang diperkirakan untuk kehidupan eukariotik kompleks. Seberapa baik tanaman mendinginkan diri menentukan hidup atau mati.

Kunci penelitian ini adalah menunjukkan bahwa tanaman ini bukan sekadar mampu menoleransi suhu yang lebih tinggi dari tanaman lain, tapi bisa menghindarinya lewat pendinginan aktif.

Penelitian lain menunjukkan adaptasi panas ini dimungkinkan oleh interaksi antara mitokondria dan kloroplas, yang menyebabkan kloroplas berubah bentuk.

Menggali lebih dalam, tim mencari mesin biologis di balik sistem pendingin dahsyat ini.

Analisis genom-skala penuh mengidentifikasi tiga wilayah DNA yang terkait dengan ketahanan terhadap panas, menandakan bahwa kemampuan ini punya dasar genetik. Uji lainnya menunjukkan perbedaan jelas antara daun yang lebih dingin dan yang lebih panas.

Tanaman dengan daun yang lebih dingin mengaktifkan jalur yang berkaitan dengan menjaga pori-pori daun, yang disebut stomata, tetap terbuka. Lubang-lubang kecil ini memungkinkan air menguap dari permukaan daun, menghasilkan efek pendinginan yang sama seperti keringat yang menguap dari kulit manusia.

Untuk menguji apakah mekanisme pendinginan ini benar-benar bertanggung jawab atas kelangsungan hidup, para peneliti menutup stomata secara buatan.

“Kami menemukan bahwa memaksa stomata (pori-pori pada daun tanaman) untuk menutup mengganggu pendinginan,” kata Joanna Feehan, penulis pertama studi dan peneliti pascadoktoral di Plant Resilience Institute, Michigan, kepada ScienceAlert. “Sebagian dari transpirasi adalah penguapan melalui stomata, jadi kami tahu ini adalah komponen utama mekanisme pendinginan mereka.”

Sementara peneliti mulai memahami mekanismenya, masih menjadi misteri dari mana air yang dibutuhkan untuk pendinginan evaporatif yang signifikan ini berasal.

Kebanyakan tanaman gurun menghemat air, bukan malah menguapkannya. Tidak seperti banyak spesies gurun, honeysweet tidak terlalu tahan kekeringan atau menyimpan air, melainkan mengandalkan air tanah yang tersedia di bawah tanah Death Valley.

Feehan punya hipotesis.

“Kami menduga Tidestromia mungkin punya sistem akar yang sangat baik dalam menyerap air, sistem hidrolik khusus yang mengalirkan air dengan lancar ke seluruh tanaman, serta komposisi garam/gula/protein di dalam selnya yang menjaga mereka tetap terhidrasi saat mereka bertranspirasi untuk mendinginkan diri,” ujarnya.

Studi yang belum melalui tinjauan sejawat ini juga memiliki batasan penting. Percobaan dilakukan pada bibit muda yang ditanam dalam kondisi terkontrol dengan air melimpah, bukan tanaman dewasa yang berjuang melawan beragam kompleksitas gurun sebenarnya.

Para peneliti juga hanya mengidentifikasi tiga wilayah genetik luas yang terkait dengan toleransi panas, sehingga menentukan gen spesifik yang bertanggung jawab masih memerlukan penelitian lebih lanjut.

Terkait: Danau Zaman Es Muncul Kembali di Death Valley Setelah Hujan Rekor

Jangan dikira ini cuma sekadar fakta seru untuk kuis, karena temuan ini mungkin berdampak langsung pada siapa pun yang makan makanan.

“Kita sedang memecahkan rekor panas secara global dan hasil panen sangat rentan terhadap kenaikan suhu,” kata Feehan.

“Tidestromia sudah menemukan cara bertahan di suhu yang seharusnya mematikan bagi tanaman, hewan, dan jamur. Kalau kita bisa mempelajari mekanisme ketahanan itu, kita akan punya lebih banyak, dan kemungkinan besar sangat unik, alat untuk membuat tanaman pangan lebih tangguh menghadapi gelombang panas.”

Baca studi lengkapnya di BioRxiv.