Pesquisadores descobrem como as plantas sobrevivem sem luz solar ou sexo

“Meu objetivo de longa data é repensar o que realmente significa ser uma planta”, diz Kenji Suetsugu, botânico da Universidade de Kobe. Ele continua: “Durante muitos anos fui fascinado pelas plantas que abandonaram a fotossíntese e quero descobrir as mudanças que ocorrem no processo”. As espécies de Balanophora representam um caso extremo porque não fotossintetizam e, em vez disso, extraem nutrientes das raízes das plantas hospedeiras. Eles permanecem no subsolo durante a maior parte de suas vidas e aparecem acima do solo apenas durante a época de floração, e algumas espécies se reproduzem apenas por meios assexuados. “No entanto, embora existam estudos individuais sobre as mudanças nos genomas das plantas, na sua ecologia e na sua reprodução, não sabemos como elas se relacionam”, explica Suetsugu.

Ligando Evolução, Plastídeos e Ecologia em Balanophora

Para colmatar esta lacuna, Suetsugu decidiu unificar três áreas de investigação que nunca tinham sido examinadas em conjunto para Balanophora. Seu objetivo era esclarecer as relações entre as espécies, investigar como seus plastídios foram alterados (parte das células da planta que nas plantas verdes serve como “painéis solares” da célula) e determinar como suas estratégias reprodutivas se enquadram em seu contexto ecológico. Descrevendo a dificuldade do trabalho, ele diz: “Essas plantas são raras, irregulares e muitas vezes restritas a florestas íngremes e úmidas. Mas anos de experiência no estudo de Balanophora tanto em laboratório quanto em estudos de campo, bem como relacionamentos de longa data com naturalistas locais tornaram este projeto possível”. Para expandir o projeto, ele colaborou com especialistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa, especializados em genomas altamente reduzidos.

A redução extrema de plastídios sugere uma mudança ancestral compartilhada

O estudo, agora publicado na revista Novo Fitologistarelata que todos os membros do grupo possuem um genoma de plastídio dramaticamente reduzido (DNA não mantido no núcleo da célula vegetal, mas diretamente no plastídio). A equipa concluiu que esta redução provavelmente ocorreu num ancestral comum antes da linhagem se dividir em múltiplas espécies. Suetsugu diz: “É emocionante ver até que ponto uma planta pode reduzir seu genoma de plastídio, que à primeira vista parece que o plastídio está prestes a desaparecer. Mas olhando mais de perto descobrimos que muitas proteínas ainda são transportadas para o plastídio, mostrando que mesmo que a planta tenha abandonado a fotossíntese, o plastídio ainda é uma parte vital do metabolismo da planta. “

Evolução repetida da reprodução assexuada em toda a região

Os pesquisadores também determinaram que a reprodução assexuada provavelmente surgiu diversas vezes dentro do grupo. As suas descobertas sugerem que as plantas podem ter desenvolvido desde cedo a capacidade de produzir sementes sem fertilização, o que as teria ajudado a colonizar a cadeia de ilhas que se estende do Japão continental, passando por Okinawa, até Taiwan. “Na última década, estudei a polinização de Balanophora e a dispersão de sementes, onde grilos de camelo e baratas desempenham um papel inesperado, mas também notei que a produção assexuada de sementes muitas vezes garante a reprodução quando os parceiros ou polinizadores são escassos”, explica Suetsugu. Em algumas espécies, esta abordagem reprodutiva pode ter se tornado o principal modo de produção de descendentes.

Compreendendo como persistem plantas parasitas e não fotossintéticas

Para Suetsugu, o trabalho representa um grande passo para a compreensão de como as plantas que não realizam mais a fotossíntese continuam a funcionar e a sobreviver em ambientes naturais. Suetsugu diz: “Para alguém que passou muitas horas observando essas plantas em florestas escuras e úmidas, ver sua história se desenrolar no nível genômico é profundamente satisfatório. Meu próximo objetivo é conectar esses resultados com medições bioquímicas para descobrir o que os plastídeos Balanophora realmente produzem e como esses produtos ajudam a sustentar o crescimento das plantas parasitas nas raízes de seus hospedeiros.”

Esta pesquisa foi financiada pela Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (concessão 23K14256), o Programa de Ciência da Fronteira Humana (concessão RGEC29/2024), a Agência de Ciência e Tecnologia do Japão (concessão JPMJPR21D6, JPMJFR2339) e o Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia, Taiwan (concessão 109-2311-B-845-001). Foi conduzido em colaboração com pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa e da Universidade de Taipei.