A fotossíntese sustenta quase toda a vida na Terra, mas seu principal motor molecular está longe de ser perfeito. A enzima rubiscoA Rubisco, responsável pela fixação do dióxido de carbono (CO₂) atmosférico, é notoriamente lenta e frequentemente comete um erro custoso: em vez de capturar o CO₂, reage com o oxigênio (O₂). Esse problema reduz a eficiência fotossintética e limita a produtividade das plantas. Ao longo da evolução, diversos organismos desenvolveram soluções para superar essa limitação, concentrando o CO₂ próximo à Rubisco. Entre essas soluções estão... pirenoides, estruturas microscópicas mais conhecidas em algas. Mas existe uma exceção surpreendente entre as plantas terrestres: antóceros.
Em uma nova revisão, Robison e seus colegas mostram por que esses pequenos briófitos merecem atenção especial.As antóceras são as únicas plantas terrestres conhecidas que possuem pirenoides, compartimentos ricos em Rubisco capazes de aumentar a disponibilidade de CO₂ para a fotossíntese. Mais do que uma curiosidade evolutiva, essas estruturas podem oferecer pistas valiosas para melhorar a eficiência fotossintética das plantas cultivadas.
Embora os pirenoides tenham sido amplamente estudados em algas, aqueles encontrados em antóceros surgiram independentemente. Isso significa que esses organismos alcançaram uma solução funcional semelhante por meio de uma via evolutiva diferente. Para os autores, essa convergência torna os antóceros um sistema particularmente interessante para entender como os mecanismos de concentração de carbono podem evoluir em ambientes terrestres, onde a disponibilidade de água e a difusão de CO₂ representam desafios diferentes daqueles encontrados em ambientes aquáticos.
A revisão reúne mais de um século de pesquisa e revela que os pirenoides das antóceras são muito mais diversos do que se pensava anteriormente. Diferentes linhagens exibem arquiteturas distintas, que variam de estruturas compactas e bem definidas a formas mais irregulares atravessadas por... tilacóide membranas. Essa diversidade sugere que não existe uma única maneira de construir um sistema eficiente de concentração de carbono.
Um dos aspectos mais intrigantes diz respeito à forma como essas estruturas são montadas. Em algas como... ChlamydomonasA formação do pirenóide depende de proteínas especializadas que promovem a agregação da Rubisco. No antócero Anthoceros agrestisA condensação parece ser impulsionada por uma versão incomum da própria subunidade pequena da Rubisco. A proteína que estimula a condensação possui uma extensão terminal capaz de promover a autoassociação, permitindo que a Rubisco se organize em uma matriz condensada sem depender do mesmo conjunto de proteínas encontrado em algas.
Outro ponto interessante é que os pirenoides das antóceras parecem ser relativamente estáveis. Enquanto algumas algas reorganizam rapidamente essas estruturas em resposta às condições ambientais, os pirenoides das antóceras... Anthoceros agrestis apresentam um comportamento mais constitutivo, permanecendo presentes mesmo sob diferentes concentrações de CO₂.
De uma perspectiva evolutiva, o estudo reforça a ideia de que a busca por maior eficiência fotossintética pode produzir soluções semelhantes em linhagens muito distantes geneticamente. A existência de um mecanismo de concentração de carbono em um grupo tão antigo de plantas terrestres sugere que múltiplas rotas evolutivas podem levar ao mesmo objetivo: aumentar a disponibilidade de CO₂ para a Rubisco, sustentando taxas fotossintéticas mais elevadas e maior crescimento vegetal.
Mas talvez a implicação mais interessante esteja fora do campo da biologia evolutiva. Segundo os autores, os pirenoides das antóceras podem inspirar futuras estratégias de engenharia fotossintética. Em vez de tentar transferir integralmente os sistemas das algas para as plantas cultivadas, uma abordagem mais realista poderia combinar componentes já presentes nas antóceras com mecanismos de transporte e concentração de carbono presentes nas algas. Essa estratégia modular pode representar um caminho mais viável para melhorar a eficiência do uso de carbono em plantas cultivadas.
Ao conectar evolução, fisiologia e biotecnologia, esta revisão demonstra que os pirenoides das antóceras são muito mais do que pequenas esferas verdes dentro dos cloroplastos. Eles representam uma solução evolutiva sofisticada para os desafios da fotossíntese e, possivelmente, uma fonte de inspiração para o desenvolvimento das plantas cultivadas do futuro.
LEIA O ARTIGO:
Robison TA, Villarreal A JC, Li FW, Gunn LH. 2026. Pirenoides de antóceros: uma exceção terrestre com lições de engenharia. Fisiologia vegetal. https://doi.org/10.1093/plphys/kiag247
Tradução para o português de Pablo O. Santos.
Foto de capa: Anthoceros agrestis por Михаил Языков (iNaturalist, CC BY 4.0).
