Conheça o sobrevivente do deserto que cresce mais rápido quanto mais quente fica

Aquela planta, Tidestromia oblongifoliaajudou cientistas da Michigan State University a revelar como a vida pode persistir em condições tão extremas. As suas descobertas oferecem um guia potencial para o desenvolvimento de culturas que possam sobreviver num clima cada vez mais quente.

Em um estudo publicado em Biologia Atualo professor da Fundação de Pesquisa Seung Yon “Sue” Rhee e a especialista em pesquisa Karine Prado relatam que T. oblongifólia na verdade, cresce mais rapidamente nas condições de verão do Vale da Morte. A planta consegue isso ajustando seu sistema fotossintético para resistir aos efeitos prejudiciais do calor.

Uma planta que fica mais forte no calor

Para Prado, o projeto começou com uma pergunta simples: como essa planta pode permanecer verde e saudável quando a maioria das outras murcharia em poucas horas?

“Quando trouxemos essas sementes para o laboratório pela primeira vez, estávamos lutando apenas para fazê-las crescer”, disse Prado. “Mas assim que conseguimos imitar as condições do Vale da Morte nas nossas câmaras de crescimento, elas decolaram.”

Trabalhando com colegas do laboratório Rhee do Instituto de Resiliência Vegetal da MSU, Prado usou câmaras de crescimento personalizadas para reproduzir a luz forte do deserto e as mudanças extremas de temperatura diárias. Os resultados foram surpreendentes. Em apenas 10 dias, T. oblongifólia triplicou sua biomassa. Enquanto isso, outras espécies relacionadas, conhecidas pela sua tolerância ao calor, pararam totalmente de crescer.

A planta mais tolerante ao calor do mundo

Depois de apenas dois dias de calor extremo, T. oblongifólia ampliou sua zona de conforto fotossintética, permitindo-lhe continuar produzindo energia de forma eficiente. Em duas semanas, a sua temperatura fotossintética ideal subiu para 45 graus Celsius (113 graus Fahrenheit) – mais alta do que a de qualquer grande cultura já registada.

“Esta é a planta mais tolerante ao calor já documentada”, disse Rhee. “Entender como T. oblongifólia a aclimatação ao calor nos dá novas estratégias para ajudar as culturas a se adaptarem a um planeta em aquecimento.”

Como funciona o sobrevivente do deserto

Usando uma combinação de testes fisiológicos, imagens ao vivo e análise genômica, a equipe de pesquisa descobriu como T. oblongifólia coordena vários sistemas biológicos para sobreviver.

Sob o calor do Vale da Morte, as mitocôndrias da planta – as estruturas que geram energia – aproximam-se dos cloroplastos, onde ocorre a fotossíntese. Ao mesmo tempo, os cloroplastos se remodelam em formas distintas, em forma de “copo”, nunca antes observadas em plantas superiores. Estas adaptações podem ajudar a central a capturar e reciclar o dióxido de carbono de forma mais eficiente, mantendo a produção de energia mesmo sob stress.

Dentro de 24 horas após a exposição ao calor, milhares de genes ajustam a sua atividade. Muitos estão envolvidos na proteção de proteínas, membranas e maquinaria fotossintética contra danos. A planta também aumenta a produção de uma enzima conhecida como Rubisco activase, que ajuda a manter a fotossíntese funcionando sem problemas em altas temperaturas.

Lições para a agricultura futura

Com a expectativa de que as temperaturas globais aumentem até 5 graus Celsius até ao final do século, o calor extremo já está a reduzir os rendimentos de culturas essenciais como o trigo, o milho e a soja. À medida que a população global cresce, os cientistas correm para encontrar formas de sustentar a produção de alimentos.

“T. oblongifólia mostra-nos que as plantas têm a capacidade de se adaptar a temperaturas extremas”, disse Rhee. “Se pudermos aprender como replicar esses mecanismos nas culturas, isso poderá transformar a agricultura num mundo mais quente.”

Aprendendo com os sobreviventes mais difíceis da natureza

Durante décadas, a biologia vegetal centrou-se em espécies modelo fáceis de cultivar, como Arabidopsis, arroz e milho. Rhee acredita que é hora de olhar além dessas plantas familiares e estudar espécies que evoluíram para suportar os ambientes mais adversos do mundo.

“As plantas do deserto passaram milhões de anos resolvendo os desafios que estamos apenas começando a enfrentar”, disse ela. “Finalmente temos as ferramentas, como a genómica, imagens ao vivo de alta resolução e biologia de sistemas, para aprender com eles. O que precisamos agora é de um apoio mais amplo para prosseguir este tipo de investigação.”

Seu laboratório já está aplicando esses insights, estudando como os genes e as estruturas celulares que dão T. oblongifólia a sua extraordinária resiliência poderá ser utilizada para tornar as culturas alimentares mais tolerantes ao calor.

“Esta pesquisa não nos diz apenas como uma planta do deserto supera o calor”, disse Prado. “Isso nos dá um roteiro sobre como todas as plantas podem se adaptar a um clima em mudança.”