Uma planta que 'não pode morrer' revela seu segredo genético

Em um mundo em aquecimento, as lições genéticas que Welwitschia tem a oferecer podem ajudar os humanos a produzir safras mais resistentes e com menos sede.

Planta WelwitschiaUma foto fornecida por Tao Wen mostra uma Welwitschia, uma planta de duas folhas que cresce em partes do deserto do Namibe, no sul da África, que pode viver por mais de 1.000 anos. (Tao Wen via The New York Times)

Escrito por Richard Sima

As folhas de vida mais longa no reino vegetal podem ser encontradas apenas no deserto árido e hiperárido que cruza a fronteira entre o sul de Angola e o norte da Namíbia.

Um deserto não é, obviamente, o lugar mais hospitaleiro para o crescimento de coisas vivas, muito menos as folhas verdes, mas o deserto do Namibe - o mais antigo do mundo, com partes recebendo menos de 5 cm de precipitação por ano - é onde Welwitschia chama de lar. Em Afrikaans, a planta é chamada de tweeblaarkanniedood, o que significa duas folhas que não podem morrer. O nome é adequado: Welwitschia cresce apenas duas folhas - e continuamente - em uma vida que pode durar milênios.



A maioria das plantas desenvolve uma folha e é isso, disse Andrew Leitch, um geneticista de plantas na Queen Mary University of London. Esta planta pode viver milhares de anos e nunca para de crescer. Quando para de crescer, está morto. Acredita-se que algumas das maiores plantas tenham mais de 3.000 anos, com duas folhas crescendo continuamente desde o início da Idade do Ferro, quando o alfabeto fenício foi inventado e Davi foi coroado Rei de Israel.

Segundo alguns relatos, Welwitschia não é muito atraente. Suas duas folhas fibrosas, golpeadas pelos ventos secos do deserto e alimentadas por animais sedentos, tornam-se desfiadas e enroladas com o tempo, dando a Welwitschia uma aparência distinta de polvo.

Um diretor do século 19 do Kew Gardens em Londres observou: Está fora de questão a planta mais maravilhosa já trazida para este país e uma das mais feias. Mas desde que foi descoberta, Welwitschia cativou biólogos, incluindo Charles Darwin e o botânico Friedrich Welwitsch, que deu o nome à planta; diz-se que, quando Welwitsch encontrou a planta pela primeira vez em 1859, não pôde fazer nada a não ser ajoelhar-se no solo ardente e contemplá-lo, meio temeroso de que um toque pudesse provar que era uma invenção da imaginação.

Em um estudopublicado recentemente emNature Communications, os pesquisadores relatam alguns dos segredos genéticos por trás da forma única de Welwitschia, longevidade extrema e resiliência profunda.

Jim Leebens-Mack, biólogo vegetal da Universidade da Geórgia não envolvido no estudo, disse que ele nos dá uma base para entender melhor como a Welwitschia faz todas as coisas malucas que faz.

O genoma de Welwitschia reflete o ambiente árido e pobre em nutrientes da planta. E sua história genética parece corresponder à história ambiental.

Aproximadamente 86 milhões de anos atrás, após um erro na divisão celular, todo o genoma de Welwitschia dobrou durante um período de aumento da aridez e seca prolongada na região - e possivelmente a formação do próprio deserto do Namibe, disse Tao Wan, botânico do Fairy Lake Botanical Garden em Shenzhen, China, e principal autor do estudo.

Ele disse que o estresse extremo é frequentemente associado a tais eventos de duplicação do genoma. Leitch, um co-autor do estudo, acrescentou que genes duplicados também são liberados de suas funções originais, potencialmente assumindo novas funções. No entanto, ter mais material genético tem um custo, disse Wan. A atividade mais básica para a vida é a replicação do DNA, disse ele, então se você tem um genoma grande, é realmente um grande consumo de energia para manter a vida, especialmente em um ambiente tão hostil .

Para piorar a situação, uma grande quantidade do genoma de Welwitschia são sequências de DNA auto-replicantes de lixo chamadas retrotransposons. Agora esse lixo precisa ser replicado e reparado, disse Leitch. Os pesquisadores detectaram uma explosão na atividade dos retrotransposons de 1 a 2 milhões de anos atrás, provavelmente por causa do aumento da temperatura. Mas para neutralizar isso, o genoma de Welwitschia passou por mudanças epigenéticas generalizadas que silenciaram o DNA lixo por meio de um processo chamado metilação do DNA. Este processo, junto com outras forças seletivas, reduziu drasticamente o tamanho e o custo de manutenção energética da biblioteca duplicada de DNA de Welwitschia, disse Wan, dando-lhe um genoma muito eficiente e de baixo custo.

O estudo também descobriu que Welwitschia tinha outros ajustes genéticos escondidos em suas folhas. A folha média da planta cresce a partir dos ápices da planta, ou topos pontiagudos de seu caule e galhos. Mas a ponta de crescimento original da Welwitschia morre e as folhas saem de uma área vulnerável da anatomia da planta chamada meristema basal, que fornece células novas para a planta em crescimento, disse Wan.

Um grande número de cópias ou aumento da atividade de alguns genes envolvidos com metabolismo eficiente, crescimento celular e resiliência ao estresse nesta área pode ajudar a continuar a crescer sob estresse ambiental extremo. Em um mundo em aquecimento, as lições genéticas que Welwitschia tem a oferecer podem ajudar os humanos a produzir safras mais resistentes e com menos sede.

Quando vemos que a planta é capaz de viver neste ambiente por tanto tempo e preservar seu DNA e suas proteínas, eu realmente sinto que podemos encontrar dicas de como talvez melhorar a agricultura, disse Leebens-Mack. O estudo também destaca a importância da pesquisa orientada pela curiosidade. Quando você encontrar duas folhas crescendo em um deserto contra todas as probabilidades, ajoelhe-se no solo ardente e dê uma olhada mais de perto. De coisas estranhas, você descobre coisas estranhas que o ajudam a entender coisas que você não sabia que não entendia, Leitch disse.

Este artigo apareceu originalmente emO jornal New York Times.