As plantas não têm a possibilidade de se deslocarem para a sombra ou de ligarem uma ventoinha. Quando o calor aperta, ficam no mesmo sítio e têm de aguentar. Para sobreviverem, o segredo está na forma como se adaptam - sobretudo debaixo do solo.
As raízes continuam a crescer, à procura de água e de nutrientes. Se esse crescimento abranda muito ou chega a parar, a planta começa a ressentir-se.
A temperatura influencia fortemente a velocidade a que as raízes se desenvolvem. Há anos que os cientistas observam que, em muitos casos, condições mais quentes aceleram o crescimento.
Ainda assim, por muito tempo, faltava perceber ao certo como é que as plantas detetam a temperatura e transformam esse sinal numa resposta prática. Era quase uma “caixa negra”: havia claramente algum mecanismo interno a ler o ambiente e a orientar decisões.
Um sistema de controlo discreto dentro das células das plantas
Trabalhos recentes trouxeram à luz uma explicação surpreendentemente simples. As plantas não dependem apenas de alterações nos níveis hormonais. Também recorrem a proteínas que funcionam como pequenos sensores dentro das células.
Estas proteínas conseguem reagir diretamente a mudanças de temperatura e ajustar o crescimento quase de imediato.
O achado acrescenta uma nova camada ao que se sabia sobre biologia vegetal. Em vez de terem de fabricar moléculas novas do zero, as plantas podem reorganizar rapidamente aquilo que já existe.
Isso poupa tempo e energia - algo decisivo quando o ambiente muda depressa.
A investigação foi liderada pela bióloga vegetal Lucia Strader, do Salk Institute. O estudo descreve como certas proteínas associadas a uma hormona bem conhecida nas plantas ajudam as raízes a responder ao calor.
O equilíbrio delicado dos sinais de crescimento
No centro desta história está a auxina, uma hormona que regula múltiplos aspetos do crescimento vegetal. Influencia o alongamento das células, a formação de raízes e o desenvolvimento dos caules. Porém, a auxina não funciona como um simples interruptor de ligar/desligar.
“Tem de estar no ponto certo, porque demasiado pouco ou demasiado pode inibir o crescimento.”, assinalou Strader.
Isto cria um verdadeiro desafio. Por um lado, temperaturas mais elevadas tendem a aumentar os níveis de auxina e também favorecem o crescimento das raízes.
Por outro, concentrações altas de auxina costumam abrandar o alongamento das células radiculares. Esta aparente contradição levou os cientistas a suspeitar de que havia mais peças envolvidas.
Proteínas que funcionam como termóstatos
A resposta está num conjunto de proteínas chamadas Fatores de Resposta à Auxina, ou ARFs. Estas proteínas controlam que genes ligados ao crescimento ficam ativos ou inativos. O que surpreendeu os investigadores foi o facto de os ARFs conseguirem detetar a temperatura de forma direta.
Quando está mais frio, estas proteínas mantêm-se agrupadas em agregados dentro da célula. Nessa configuração, ficam inativas.
À medida que a temperatura sobe, algo muda: as proteínas tornam-se mais estáveis e deixam de ficar retidas nesses agregados. Uma vez libertas, deslocam-se para o núcleo celular e ativam genes que impulsionam o crescimento.
“Existe esta reserva de proteína que pode ser ativada consoante o ambiente, e a temperatura permite à célula deslocar mais dessa proteína para uma forma ativa”, afirmou o Dr. Edward Wilkinson, primeiro autor do estudo.
“Acreditamos que isto tem a ver com as propriedades da própria proteína - a temperaturas mais altas, é mais estável e mais solúvel, pelo que pode acumular-se com facilidade e desencadear respostas à temperatura.”
Este mecanismo permite uma resposta rápida. A planta não precisa de produzir novas proteínas; limita-se a colocar em ação proteínas que já lá estavam.
“Pode pensar nisto como um termóstato incorporado na célula – uma forma muito engenhosa de regular o crescimento”, disse a co-primeira autora do estudo, Dr. Katelyn Sageman-Furnas.
Porque é que o crescimento das raízes é mais importante do que nunca
Os sistemas radiculares são a linha de vida de uma planta. É pelas raízes que entram água e nutrientes, especialmente quando as condições à superfície se tornam difíceis.
Com a alteração dos padrões climáticos e a maior frequência de ondas de calor, a capacidade de as raízes continuarem a crescer pode separar uma cultura saudável de uma colheita perdida.
Compreender como as plantas detetam a temperatura ao nível molecular abre novas possibilidades.
Se os cientistas conseguirem orientar ou ajustar estes sistemas internos, poderão ajudar as culturas a manter o crescimento mesmo sob temperaturas mais elevadas. Isso pode reforçar a produção alimentar em regiões onde o calor está a aumentar.
“Há muito tempo que se sabe que as plantas crescem a ritmos diferentes a diferentes temperaturas”, disse Strader.
“Agora descobrimos esta proteína que consegue sentir diretamente a temperatura e, em consequência, ajustar o crescimento das raízes, o que é um grande passo para compreender como as plantas integram pistas ambientais na vida.”
Um esforço partilhado entre laboratórios
Esta descoberta não surgiu isoladamente. Foi fruto de colaboração entre equipas em diferentes partes do mundo.
Em paralelo, decorreu um estudo relacionado, liderado por investigadores na Argentina. Os dois grupos coordenaram o trabalho depois de se terem encontrado numa conferência.
“Este tipo de descoberta representa verdadeiramente o espírito colaborativo do Salk, e a forma como a nossa cultura incentiva relações dentro e fora do nosso campus”, afirmou Strader.
“A nossa cooperação ajudou a optimizar recursos, aproximando-nos de compreender a sinalização nas plantas sem competir nem desperdiçar tempo ou dinheiro.”
Este tipo de trabalho em equipa ajudou a acelerar avanços numa área em que o tempo conta. À medida que as temperaturas globais continuam a subir, conclusões como estas podem influenciar a forma como produzimos alimentos no futuro.
O estudo completo foi publicado na revista Nature Communications.
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