As plantas não têm o privilégio de se desviarem para a sombra nem de ligar uma ventoinha. Quando a temperatura sobe, ficam onde estão e têm de aguentar. A sobrevivência depende da capacidade de ajuste - sobretudo debaixo da terra.
As raízes continuam a alongar-se e a explorar o solo à procura de água e nutrientes. Se esse crescimento abranda ou pára, a planta começa a sofrer.
A temperatura tem um peso enorme na rapidez com que as raízes crescem. Há anos que os cientistas sabem que condições mais quentes, muitas vezes, aceleram esse processo.
O que permanecia pouco claro eram os pormenores: como é que as plantas detetam a temperatura e transformam esse sinal numa resposta concreta? Era, em grande parte, uma “caixa negra”. Havia claramente algo no interior da planta a ler o ambiente e a tomar decisões.
Um sistema de controlo escondido dentro das células vegetais
Trabalho recente revelou uma ideia surpreendentemente simples. As plantas não dependem apenas de alterações nos níveis hormonais. Usam também proteínas que funcionam como pequenos sensores dentro das células.
Estas proteínas conseguem reagir diretamente a variações de temperatura e ajustar o crescimento quase de imediato.
A descoberta acrescenta uma nova camada ao que sabemos sobre a biologia das plantas. Em vez de fabricarem moléculas novas de raiz, as plantas conseguem reorganizar rapidamente o que já existe.
Isso poupa tempo e energia - algo decisivo quando as condições mudam depressa.
A investigação foi liderada pela bióloga vegetal Lucia Strader, do Instituto Salk. O estudo mostra de que forma determinadas proteínas associadas a uma hormona vegetal bem conhecida ajudam as raízes a responder ao calor.
O delicado equilíbrio dos sinais de crescimento
No centro desta história está a auxina, uma hormona que regula muitos aspetos do crescimento das plantas. Influencia o alongamento das células, a formação de raízes e o desenvolvimento dos caules. Mas a auxina não funciona como um simples interruptor de ligar/desligar.
“Tem de estar no ponto certo, porque demasiado pouca ou demasiada pode inibir o crescimento”, observou Strader.
Isto cria um problema interessante. As temperaturas mais elevadas tendem a aumentar os níveis de auxina e também favorecem o crescimento das raízes.
Só que níveis altos de auxina, em geral, abrandam o alongamento das células radiculares. Essa contradição levou os cientistas a questionarem que outros mecanismos estariam a participar.
ARFs: proteínas‑termostato que regulam a temperatura e o crescimento das raízes
A resposta está num grupo de proteínas chamadas Fatores de Resposta à Auxina - Auxin Response Factors, ou ARFs. Estas proteínas controlam que genes ligados ao crescimento ficam ativos ou inativos. O que apanhou os investigadores de surpresa foi o facto de os ARFs conseguirem detetar a temperatura de forma direta.
A temperaturas mais baixas, estas proteínas mantêm-se agrupadas em aglomerados dentro da célula. Nesse estado, permanecem inativas.
Quando a temperatura aumenta, algo muda. As proteínas tornam-se mais estáveis e dissolvem-se desses aglomerados. Depois de libertas, deslocam-se para o núcleo da célula e ativam genes que impulsionam o crescimento.
“Há este reservatório de proteína que pode ser ativado consoante o ambiente, e a temperatura permite à célula deslocar mais dessa proteína para uma forma ativa”, afirmou o Dr. Edward Wilkinson, primeiro autor do estudo.
“Achamos que isto tem a ver com as propriedades da própria proteína - a temperaturas mais altas, é mais estável e mais solúvel, pelo que consegue acumular-se com facilidade e impulsionar respostas à temperatura.”
Com este arranjo, a resposta pode ser rápida. A planta não precisa de produzir proteínas novas: limita-se a colocar em ação as que já tem.
“Pode pensar nisto como um termóstato incorporado dentro da célula - uma forma muito engenhosa de regular o crescimento”, disse a Dra. Katelyn Sageman-Furnas, co-primeira autora do estudo.
Porque o crescimento das raízes é mais importante do que nunca
Os sistemas radiculares são a linha de vida de uma planta. É por eles que entra água e nutrientes, sobretudo quando as condições à superfície se tornam mais duras.
À medida que os padrões climáticos mudam e as ondas de calor se tornam mais frequentes, a capacidade das raízes continuarem a crescer pode ser a diferença entre uma cultura saudável e uma colheita perdida.
Compreender como as plantas detetam a temperatura ao nível molecular abre novas possibilidades.
Se os cientistas conseguirem orientar ou ajustar estes sistemas internos, poderão ajudar as culturas a manter o crescimento mesmo com temperaturas mais elevadas. Isso pode apoiar a produção alimentar em regiões onde o calor está a aumentar.
“Há muito tempo que se sabe que as plantas crescem a ritmos diferentes a temperaturas diferentes”, disse Strader.
“Agora descobrimos esta proteína que consegue detetar diretamente a temperatura e, consequentemente, ajustar o crescimento das raízes, o que é um enorme passo para compreender como as plantas integram pistas ambientais na vida.”
Um esforço partilhado entre laboratórios
Esta descoberta não surgiu isoladamente. Resultou de colaboração entre equipas em diferentes pontos do mundo.
Um estudo relacionado decorreu em paralelo com este, liderado por investigadores na Argentina. Os dois grupos coordenaram esforços depois de se terem cruzado numa conferência.
“Este tipo de descoberta representa verdadeiramente o espírito colaborativo do Salk e a forma como a nossa cultura incentiva relações dentro e para além do nosso campus”, afirmou Strader.
“A nossa cooperação ajudou a otimizar recursos, aproximando-nos da compreensão da sinalização nas plantas sem competir nem desperdiçar tempo ou dinheiro.”
Esse tipo de trabalho em equipa ajudou a acelerar avanços numa área em que o tempo conta. À medida que as temperaturas globais continuam a subir, ideias como estas poderão influenciar a forma como produzimos alimentos no futuro.
O estudo completo foi publicado na revista Nature Communications.
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