Plantas usam VOCs no ar para antecipar a competição, diz estudo da Universidade Sueca de Ciências Agrárias

À primeira vista, um campo parece tranquilo: as folhas ondulam ao vento, os caules inclinam-se em direcção ao sol e as raízes avançam fora do nosso alcance. No entanto, no ar decorre uma troca discreta.

No quotidiano, as plantas libertam compostos químicos minúsculos. Outras plantas nas proximidades conseguem detectar parte desses compostos e ajustar o seu comportamento.

Durante muito tempo, a ciência já sabia que, quando são atacadas por insectos, as plantas emitem sinais de aviso que levam as vizinhas a activar defesas. Agora, um novo estudo da Universidade Sueca de Ciências Agrárias aponta para algo mais abrangente: mesmo plantas saudáveis poderão usar sinais transportados pelo ar para interpretar a forma como os seus vizinhos estão a crescer.

Isto sugere que as plantas podem não esperar que a competição comece. Em vez disso, poderão preparar-se antecipadamente.

As plantas comunicam para lá do perigo

É comum imaginar a comunicação entre plantas como um sistema de emergência: uma planta é atacada, liberta certas substâncias e as plantas ao lado reforçam as suas defesas.

Esse mecanismo existe, mas este trabalho analisou um tipo diferente de sinal.

Mesmo sem qualquer dano, as plantas emitem compostos orgânicos voláteis, ou VOCs - químicos que se deslocam pelo ar. Estes compostos fazem parte do funcionamento normal da planta e não surgem apenas como reacção a uma ameaça.

Sinais diários entre plantas

Os investigadores quiseram perceber se estes sinais químicos de fundo têm importância para as plantas em redor.

“Plantas saudáveis e não danificadas estão constantemente a libertar a sua própria ‘impressão digital’ química no ar, e as suas vizinhas lêem activamente estes sinais para ajustar não só as suas defesas, mas toda a sua estratégia de crescimento”, afirmou o Dr. Velemir Ninkovic, autor principal do estudo.

“É como uma conversa contínua entre vizinhos, e a descoberta de que estes VOCs de fundo podem remodelar o crescimento e a actividade genética abre uma nova dimensão na forma como entendemos a comunicação das plantas.”

Um teste simples com cevada

A equipa trabalhou com três cultivares de cevada: Fairytale, Luhkas e Salome.

A escolha foi útil porque crescem a ritmos diferentes: Fairytale desenvolve-se lentamente, Salome cresce depressa e Luhkas fica a meio.

Para isolar os efeitos dos sinais no ar, os investigadores colocaram as plantas em câmaras transparentes. O ar podia circular de uma planta para a outra, transportando os compostos químicos.

Ao mesmo tempo, as plantas não se podiam tocar nem partilhar o solo. As raízes, portanto, não tinham qualquer possibilidade de interagir.

Desta forma, os cientistas conseguiram testar uma questão de forma directa: o que acontece quando uma planta é exposta apenas aos químicos libertados pelo vizinho?

O cheiro do vizinho alterou o crescimento

Os resultados foram marcantes. Quando plantas Fairytale (de crescimento lento) receberam VOCs de Salome (de crescimento rápido), a Fairytale aumentou o crescimento e elevou a sua biomassa.

O padrão inverteu-se na situação oposta: quando a Salome recebeu VOCs da Fairytale, a Salome passou a crescer menos.

No caso da Luhkas, que cresce a um ritmo intermédio, as alterações foram mais moderadas. Além disso, quando as plantas eram expostas a sinais de uma cultivar com velocidade de crescimento semelhante, o efeito era pequeno.

Isto indica que não se tratou de uma resposta aleatória. As plantas pareciam reagir ao tipo de vizinho que tinham por perto.

Crescer implica custos

A energia de uma planta é limitada. Ela pode canalizá-la para ficar maior, ou direccioná-la para se proteger de insectos, doenças e stress.

Não é possível investir tudo, ao mesmo tempo, em todas as frentes. De um modo geral, plantas de crescimento rápido tendem a apostar mais no tamanho e na velocidade, enquanto plantas de crescimento lento costumam dedicar mais recursos à defesa.

As plantas antecipam a competição

Os dados deste estudo sugerem que o “cheiro” pode funcionar como um indicador do tipo de vizinho.

Se, pelos sinais no ar, um vizinho parecer propenso a crescer rapidamente e a competir por luz ou nutrientes, a planta pode acelerar também o seu crescimento. Se o vizinho aparentar ser mais lento e mais orientado para a defesa, a planta poderá deslocar mais energia para a protecção.

“Plantas receptoras de VOC ajustaram o seu crescimento para corresponder à pressão competitiva sinalizada pelo cheiro do vizinho: cresceram mais quando expostas a um vizinho de crescimento rápido e cresceram menos quando expostas a um vizinho de crescimento lento”, disse o Dr. Ninkovic.

“Este efeito foi observado de forma consistente em todas as partes da planta - folhas, caules e raízes - em vez de a planta simplesmente redistribuir recursos entre as suas partes.”

Os genes mostraram o mesmo padrão

A equipa também avaliou a actividade genética.

Este ponto foi importante porque mostrou que as mudanças não eram apenas superficiais: as plantas estavam a alterar-se internamente.

Quando a Fairytale recebeu sinais da Salome (rápida), muitos genes associados ao stress e à defesa tornaram-se menos activos, o que sugere uma deslocação de energia para o crescimento.

Quando a Salome recebeu sinais da Fairytale (lenta), mais de 2,000 genes ficaram mais activos. Muitos desses genes estavam ligados à replicação do ADN, à actividade proteica e a processos relacionados com a defesa.

Ou seja, não era apenas a taxa de crescimento que mudava; a biologia interna ajustava-se em resposta à informação química proveniente das plantas vizinhas.

Cada planta tem um odor próprio

De seguida, a equipa analisou a mistura de químicos libertada por cada cultivar de cevada.

Foram detectados 115 compostos voláteis. Cada cultivar apresentou o seu próprio perfil químico, praticamente como uma assinatura olfactiva.

Um modelo informático conseguiu identificar que cultivar correspondia a cada amostra química com 93.1 por cento de precisão, o que mostra que as diferenças eram fortes e consistentes.

A Fairytale libertou mais nitrilo de benzilo, um composto associado a efeitos repelentes de insectos. A Salome apresentou níveis mais elevados de 1 octen 3 ol. O nonanal foi mais comum na Fairytale e na Luhkas do que na Salome.

Estas diferenças químicas podem ajudar as plantas próximas a distinguir se um vizinho está mais orientado para crescimento ou para defesa.

A competição começa mais cedo do que parece

Em geral, a competição entre plantas é fácil de visualizar: raízes a disputar água, folhas a disputar luz e plantas mais altas a sombrearem as mais baixas.

O estudo, porém, sugere que a competição pode começar antes de qualquer contacto ou disputa directa.

Uma planta pode detectar, através do ar, a presença de um vizinho de crescimento rápido e, antes de haver competição efectiva, começar a modificar o seu próprio padrão de desenvolvimento. Assim, pistas químicas poderão servir para preparar a planta para pressões futuras.

Isto faz com que a vida das plantas pareça mais activa do que se pensava.

As plantas não têm cérebro e não pensam como os animais. Ainda assim, conseguem captar informação, responder a ela e ajustar a forma como usam os seus recursos.

Como a agricultura pode mudar

Os resultados podem ter relevância para a agricultura.

Muitos agricultores cultivam uma única variedade ao longo de um campo. Ao mesmo tempo, cresce o interesse científico em misturar cultivares para aumentar a resiliência e reduzir a necessidade de pesticidas.

Até aqui, as decisões sobre que cultivar escolher tendiam a privilegiar características visíveis, como a velocidade de crescimento, a resistência a doenças e a profundidade das raízes.

Este estudo aponta para um factor adicional: a compatibilidade química.

Se as variedades de uma cultura se influenciam mutuamente através de sinais transportados pelo ar, a combinação certa poderá melhorar o crescimento, a defesa ou a resistência a pragas. Já uma combinação desfavorável poderá reduzir o desempenho.

Antes de isto poder ser aplicado de forma ampla no terreno, serão necessários mais estudos, mas a ideia abre um caminho interessante para a ciência das culturas.

Químicos que transportam mensagens

Os VOCs podem ser um dos principais meios de transporte desta informação.

Estes químicos não são apenas subprodutos. Podem funcionar como sinais com impacto real, influenciando crescimento, defesa e actividade genética.

“As plantas libertam uma mistura rica de compostos voláteis como parte normal da sua biologia, e faria sentido evolutivo que vizinhos tivessem desenvolvido a capacidade de captar os sinais químicos uns dos outros ao longo de milhões de anos de co-existência”, disse o Dr. Ninkovic.

“Acreditamos que este tipo de interacção constitutiva via VOC é provavelmente generalizado no reino vegetal, embora os compostos específicos envolvidos e a força da resposta variem muito entre espécies.”