A intrigante genética que inverteu a cadeia alimentar para permitir que plantas carnívoras caçassem animais

Artigos relacionados

As plantas podem produzir biomassa rica em energia com a ajuda de luz, água e dióxido de carbono. É por isso que eles estão no início das cadeias alimentares. Mas as plantas carnívoras viraram a mesa e caçaram animais. Os insetos são sua principal fonte de alimento.

Uma publicação na revista Biologia Atual agora lança luz sobre a vida secreta dos carnívoros verdes. O cientista da planta Rainer Hedrich e o bioinformático evolucionista Jörg Schultz, ambos da Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, na Baviera, Alemanha, e seu colega Mitsujasu Hasebe, da Universidade de Okazaki (Japão), decifraram e analisaram os genomas de três carnívoros espécies de plantas.

Eles estudaram a dioneia(também conhecida como apanha-moscas), originária da América do Norte, a Aldrovanda vesiculosa(mundo todo) e a Drosera spatulata, amplamente distribuída na Ásia.

Plantas carnívoras

Os genomas das plantas carnívoras, a dioneia, a drósera e a roda d’água (da esquerda) são decodificados. Crédito: Dirk Becker e Sönke Scherzer / Universidade de Würzburg

Todas as três pertencem à família drósera. No entanto, cada uma conquistou habitats diferentes e desenvolveram seus próprios mecanismos de captura. Em Dionaea e Aldrovanda, as extremidades das folhas são transformadas em armadilhas dobráveis. A drósera, por outro lado, prende sua presa à superfície da folha com tentáculos pegajosos.

Genes básicos para se tornarem carnívoras

A primeira coisa que a equipe de pesquisa internacional descobriu foi que, apesar de seus diferentes estilos de vida e mecanismos de captura, a Dioneia, a Drósera e a Aldrovanda têm um “conjunto básico” comum de genes essenciais para o estilo de vida carnívoro.

“A função desses genes está relacionada à capacidade de detectar e digerir animais de presas e utilizar seus nutrientes”, explica Rainer Hedrich.

“Conseguimos rastrear a origem dos genes carnívoros de volta a um evento de duplicação que ocorreu muitos milhões de anos atrás no genoma do último ancestral comum das três espécies carnívoras”, diz Jörg Schultz. A duplicação de todo o genoma forneceu à evolução um campo de jogo ideal para o desenvolvimento de novas funções.

Pobreza genética, apesar de um modo de vida especial

Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que as plantas não precisam de um número grande de genes para serem carnívoras. Em vez disso, as três espécies estudadas estão, na verdade, entre as plantas mais pobres em genes conhecidas. Drosera possui 18.111, Dionaea 21.135 e Aldrovanda 25.123 genes. Em contraste, a maioria das plantas possui entre 30.000 e 40.000 genes.

Como isso pode ser reconciliado com o fato de que geralmente é necessária uma riqueza de novos genes para desenvolver novos modos de vida? “Isso só pode significar que a especialização em alimentos para animais foi acompanhada por um aumento no número de genes, mas também uma enorme perda de genes”, conclui o biólogo do desenvolvimento Hasebe.

Os genes das raízes são ativos nos órgãos de captura

A maioria dos genes necessários para a armadilha de insetos também é encontrada em formas ligeiramente modificadas em plantas normais. “Nas plantas carnívoras, vários genes são ativos nos órgãos de captura, que em outras plantas têm efeito na raiz. Nos órgãos de captura, esses genes são ativados apenas quando a presa está segura ”, explica Hedrich. Esta descoberta é consistente com o fato de que as raízes são consideravelmente reduzidas na armadilha de Venus e na drósera. Na roda d’água estão completamente ausentes.

Mais pesquisas sobre a função de captura

Os pesquisadores agora têm uma visão da evolução das plantas para se tornarem carnívoras e tem em mãos três projetos para esse modo de vida específico. Seu próximo objetivo é obter uma compreensão ainda melhor da base molecular da função de captura.

“Descobrimos que a armadilha de mosca de Vênus conta os estímulos elétricos desencadeados pela presa, consegue lembrar esse número por um certo tempo e finalmente toma uma decisão que corresponde ao número”, diz Hedrich. Agora é importante entender o princípio biofísico-bioquímico segundo o qual as plantas carnívoras contam.

Referência: “Genomas da armadilha de vênus e parentes próximos Revela as raízes da carnivoria das plantas”, de Gergo Palfalvi, Thomas Hackl, Niklas Terhoeven, Tomoko F. Shibata, Tomoaki Nishiyama, Markus Ankenbrand, Dirk Becker, Frank Förster, Matthias Freund, Anda Iosip, Ines Kreuzer, Franziska Saul, Chiharu Kamida, Kenji Fukushima, Shuji Shigenobu, Yosuke Tamada, Lubomir Adamec, Yoshikazu Hoshi, Kunihiko Ueda, Traud Winkelmann, Jörg Fuchs, Ingo Schubert, Rainer Schwacke, Khaled Al-Rasheid, Khaled Al-Rasheid, Khaled Al-Rasheid Rainer Hedrich, 14 de maio de 2020, Biologia Atual.
DOI: 10.1016 / j.cub.2020.04.051

Fonte: scitechdaily.com

Veja também

Comentários

Deixe uma resposta

Posts populares

Pesquisadores criam águas-vivas biônicas que nadam mais rápido e com mais eficiência

Os engenheiros da Caltech e da Universidade de Stanford desenvolveram uma prótese minúscula que permite que a água-viva nade mais rápido e de maneira...

Algoritmos de computador encontram ‘pontos fracos moleculares’ dos tumores

Em 2016, os médicos convidaram Eileen Kapotes para participar de um ensaio clínico de um medicamento que nunca havia sido usado para sua doença....

Cobras-do-mar foram modificadas geneticamente para enxergar em baixo d’água por 15 milhões de anos

As cobras marinhas entraram no ambiente marinho pela primeira vez há 15 milhões de anos e vêm evoluindo desde então para sobreviver nas mudanças...