Algumas plantas carecem de pigmentos verdes ou de reprodução sexuada, mas essas características incomuns revelam informações importantes sobre o que define a vida vegetal. Um novo estudo envolvendo a Universidade de Kobe examinou espécies do gênero Balanophora para entender como as plantas assexuadas não verdes se desenvolvem e sobrevivem.
“Meu objetivo de longa data é redefinir o que realmente significa ser uma planta”, diz Kenji Suetsugu, botânico da Universidade de Kobe. Ele continua: “Há muitos anos sou fascinado pelas plantas que desistiram da fotossíntese e quero revelar as mudanças que ocorrem no processo”. As espécies Balanophora representam um caso extremo porque não fotossintetizam, mas obtêm seus nutrientes das raízes das plantas hospedeiras. Eles passam a maior parte de suas vidas no subsolo e emergem acima do solo apenas durante a floração, e algumas espécies se reproduzem apenas assexuadamente. “No entanto, embora tenham havido estudos separados sobre mudanças nos genomas das plantas, na sua ecologia e reprodução, não sabemos como estão relacionadas entre si”, explica Suetsugu.
A relação entre evolução, plastídios e ecologia em Balanophora
Para colmatar esta lacuna, Suetsugu decidiu combinar três áreas de investigação que nunca tinham sido estudadas em conjunto para Balanophora. O objetivo era elucidar as relações entre as espécies, examinar como seus plastídios (a parte das células vegetais que atuam como “células solares” nas plantas verdes) foram modificados e determinar como suas estratégias reprodutivas se enquadram em seu contexto ecológico. Descrevendo a dificuldade do trabalho, ele diz: “Estas plantas são raras, irregulares e muitas vezes confinadas a florestas íngremes e húmidas. Mas muitos anos de experiência no estudo de Balanophora tanto no laboratório como no campo, bem como relações de longa data com naturalistas locais, tornaram este projecto 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 indica uma mudança ancestral comum
O estudo, agora publicado na revista Novo fitologistarelata que todos os membros do grupo possuem um genoma de plastídio drasticamente reduzido (o DNA não é armazenado 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 interessante ver o quanto uma planta pode reduzir seu genoma de plastídio, que à primeira vista parece que o plastídio está à beira da extinção. Mas quando olhamos mais de perto, descobrimos que muitas proteínas ainda são transportadas para o plastídio, mostrando que mesmo que a planta tenha desistido da fotossíntese, o plastídio ainda é uma parte importante do metabolismo da planta.”
Evolução repetida da reprodução assexuada em toda a região
Os pesquisadores também determinaram que a reprodução assexuada provavelmente ocorreu múltiplas vezes dentro do grupo. Suas descobertas sugerem que as plantas podem ter desenvolvido a capacidade de produzir sementes sem fertilizantes desde o início, 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, tenho estudado a polinização e dispersão de sementes de Balanophora, 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 parceiros ou polinizadores são escassos”, explica Suetsugu. Em algumas espécies, esta abordagem reprodutiva pode ter se tornado o principal meio de produção de descendentes.
Compreender como persistem plantas parasitas e não fotossintéticas
Para Suetsugu, o trabalho representa um passo importante para a compreensão de como as plantas que não realizam mais a fotossíntese continuam a funcionar e a sobreviver em seu ambiente natural. Diz Suetsugu: “Para alguém que passou muitas horas observando essas plantas em florestas escuras e úmidas, observar sua história no nível genômico é muito satisfatório. Meu próximo objetivo é combinar esses resultados com medições bioquímicas para aprender o que os plastídeos Balanophora realmente produzem e como esses produtos ajudam a apoiar o crescimento de 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 de 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.
