À primeira vista, um campo parece tranquilo. As folhas ondulam com o vento, os caules inclinam-se em direcção ao sol e as raízes crescem fora da vista. No entanto, no ar decorre uma troca invisível.
No quotidiano, as plantas libertam minúsculos compostos químicos. Algumas dessas substâncias podem ser detectadas por plantas próximas, que ajustam o seu comportamento em resposta.
Durante muito tempo, os cientistas já sabiam que as plantas emitem sinais de alerta quando são atacadas por insectos.
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 “ler” a forma como os seus vizinhos crescem.
Isto significa que as plantas podem não esperar que a concorrência comece. Podem preparar-se com antecedência.
As plantas comunicam para além do perigo
Muitas pessoas imaginam a comunicação entre plantas como um sistema de emergência: uma planta é atacada, liberta substâncias químicas e as plantas ao redor activam as suas defesas.
Isso acontece, mas este estudo concentrou-se noutro tipo de sinal.
Mesmo quando não estão danificadas, as plantas emitem compostos orgânicos voláteis, ou COV. São químicos que se deslocam pelo ar.
Fazem parte da biologia normal de uma planta e não surgem apenas como reacção ao perigo.
Sinais do dia a dia nas plantas
Os investigadores quiseram perceber se estes sinais químicos “de fundo” tinham relevância para as plantas vizinhas.
“Plantas saudáveis e não danificadas estão constantemente a libertar a sua própria ‘impressão digital’ química para o ar, e os seus vizinhos 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.
“Isto é como uma conversa contínua entre vizinhos, e o facto de estes COV de base poderem remodelar o crescimento e a actividade genética abre uma nova dimensão na forma como entendemos a comunicação entre plantas.”
Um teste simples com cevada
A equipa analisou três cultivares de cevada: Fairytale, Luhkas e Salome.
Estas variedades foram úteis porque crescem a ritmos diferentes. A Fairytale tem crescimento lento. A Salome cresce depressa. A Luhkas fica a meio.
Os investigadores colocaram as plantas em câmaras transparentes. O ar conseguia circular de uma planta para outra, transportando consigo os sinais químicos.
No entanto, as plantas não podiam tocar-se nem partilhar o solo. As suas raízes não tinham forma de interagir.
Este desenho experimental permitiu testar, de forma directa, uma única questão: o que acontece quando uma planta é exposta apenas aos químicos transportados pelo ar libertados por outra planta?
O cheiro do vizinho alterou o crescimento
Os resultados foram marcantes. Quando plantas Fairytale, de crescimento lento, receberam COV provenientes da Salome, de crescimento rápido, a Fairytale aumentou o crescimento. A sua biomassa subiu.
Já quando a Salome, de crescimento rápido, recebeu COV da Fairytale, de crescimento lento, a Salome reduziu o crescimento.
A Luhkas, com crescimento intermédio, provocou alterações mais moderadas. E quando as plantas eram expostas a sinais de uma cultivar com velocidade de crescimento semelhante, praticamente não se observaram efeitos.
Isto sugere que as plantas não estavam a reagir ao acaso. Pareciam ajustar-se consoante o tipo de vizinho presente.
Crescer tem custos
As plantas dispõem de energia limitada. Podem direccioná-la para aumentar de tamanho ou podem aplicá-la na defesa contra insectos, doenças e stress.
Não conseguem investir todos os recursos em tudo ao mesmo tempo. As plantas de crescimento rápido tendem a apostar mais no tamanho e na velocidade.
As plantas de crescimento lento, por sua vez, tendem a investir mais em defesa.
As plantas antecipam a competição
Este estudo indica que as plantas poderão usar o “cheiro” para avaliar o tipo de vizinho que têm.
Se o vizinho aparenta crescer rapidamente e vir a competir por luz ou nutrientes, a planta pode acelerar também o próprio crescimento.
Se o vizinho parece mais lento e mais orientado para defesa, a planta pode canalizar mais energia para protecção.
“As plantas receptoras de COV 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 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 seguiram o mesmo padrão
Os investigadores analisaram também a actividade genética.
Esta parte é importante porque mostrou que as alterações de crescimento não eram apenas superficiais. As plantas estavam a mudar por dentro.
Quando a Fairytale recebeu sinais da Salome, de crescimento rápido, muitos genes associados a stress e defesa tornaram-se menos activos. A planta pareceu desviar energia para o crescimento.
Quando a Salome recebeu sinais da Fairytale, de crescimento lento, mais de 2,000 genes ficaram mais activos. Muitos estavam ligados à replicação do ADN, à actividade proteica e a processos relacionados com defesa.
Ou seja, as plantas não estavam apenas a crescer de forma diferente: a sua biologia interna estava a ser reconfigurada em resposta à informação química proveniente dos vizinhos.
Cada planta tem um cheiro distinto
A equipa estudou depois a mistura química libertada por cada cultivar de cevada.
Foram identificados 115 compostos voláteis. Cada cultivar apresentou o seu próprio perfil químico, quase como uma assinatura de aroma.
Um modelo informático conseguiu identificar que cultivar produziu cada amostra química com 93.1 percent de precisão. Isto mostra que as diferenças eram fortes e consistentes.
A Fairytale libertou mais benzonitrilo, um composto associado a efeitos repelentes de insectos. A Salome apresentou níveis mais elevados de 1-octen-3-ol. O nonanal foi mais frequente na Fairytale e na Luhkas do que na Salome.
Estas diferenças químicas podem ajudar as plantas próximas a detectar se um vizinho está mais orientado para crescimento ou mais orientado para defesa.
A competição começa cedo
A concorrência entre plantas é fácil de imaginar. As raízes disputam água. As folhas competem pela luz do sol. Plantas altas fazem sombra às mais baixas.
Mas este estudo sugere que a competição pode iniciar-se antes de qualquer uma dessas interacções directas.
Uma planta pode detectar, pelo ar, um vizinho de crescimento rápido e começar a alterar o seu próprio padrão de crescimento antes de a competição se tornar efectiva. Pode usar pistas químicas para se preparar para a pressão futura.
Isto torna a vida das plantas muito mais activa do que se pensava.
As plantas não têm cérebro. Não pensam como os animais. Ainda assim, conseguem captar informação, responder a ela e alterar a forma como gerem os seus recursos.
Como a agricultura pode mudar
Esta investigação poderá ser relevante para a agricultura.
Os agricultores costumam cultivar uma única variedade numa parcela. Porém, cresce o interesse em misturar cultivares para melhorar a resiliência e reduzir o uso de pesticidas.
Até agora, a escolha de cultivares tem-se baseado sobretudo em características visíveis, como a velocidade de crescimento, a resistência a doenças e a profundidade das raízes.
Este estudo aponta para mais um factor potencial: a compatibilidade química.
Se as variedades de culturas influenciam o desempenho umas das outras através de sinais transportados pelo ar, então a combinação certa pode favorecer crescimento, defesa ou resistência a pragas. A combinação errada pode baixar o desempenho.
É necessária mais investigação antes de esta ideia poder ser aplicada de forma generalizada no terreno, mas abre um caminho interessante para a ciência das culturas.
Químicos que transportam mensagens
Os COV podem ser uma das principais vias através das quais esta informação circula.
Estes químicos não são apenas produtos “residuais”. Podem transportar sinais com significado e influenciar crescimento, defesa e actividade genética.
“As plantas libertam uma mistura rica de compostos voláteis como parte normal da sua biologia, e faria sentido, do ponto de vista evolutivo, que os vizinhos tenham 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 por COV poderá ser generalizada no reino vegetal, embora os compostos específicos envolvidos e a força da resposta provavelmente variem muito entre espécies.”
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