A variação no tamanho do genoma entre diferentes espécies de plantas é enorme, com uma variação de 2300 vezes apenas nas plantas com flores. Embora a variação no tamanho do genoma da planta seja bem registrada, é discutível quanto dessa variação surge da pressão seletiva, em vez de simplesmente deriva neutra no tamanho do genoma. Curiosamente, acredita-se que o tamanho dos genomas vegetais esteja correlacionado com o tamanho dos estômatos vegetais, que são essenciais para as trocas gasosas nos tecidos vegetais. O registro fóssil mostra que as plantas dos períodos Devoniano e Mesozóico (cerca de 420-360 e 250-60 milhões de anos atrás, respectivamente) tinham estômatos grandes, o que tem sido usado para sugerir que as plantas desses períodos também tinham grandes genomas.

Grandes estômatos são geralmente considerados menos eficientes nas trocas gasosas e a maioria dos períodos Devoniano e Mesozóico tinham alto CO atmosférico2 níveis. Isso indica que as plantas dos períodos Devoniano e Mesozóico possivelmente não precisaram se preocupar com os numerosos pequenos estômatos que maximizam o CO2 absorção, já que era muito abundante de qualquer maneira. No entanto, atualmente é impossível saber se as plantas históricas que cresceram em ambientes com alto teor de CO2 os arredores realmente tinham grandes genomas e se a variação climática pode ter sido um fator determinante na produção da diversidade de tamanhos de genomas de plantas vistos hoje.

Em seu recente artigo em Annals of Botany, Pavel Veselý e seus colegas sugerem um meio-termo. Eles examinar estômatos e tamanho do genoma em plantas geofíticas (plantas com órgãos de armazenamento subterrâneo) encontradas na África do Sul. Muitos desses geófitos têm folhas prostradas, o que significa que suas folhas ficam planas no chão e criam um microclima úmido embaixo delas. Os autores levantam a hipótese de que esse microclima úmido poderia ser usado como um substituto para as condições passadas nos períodos Devoniano e Mesozóico para investigar o efeito que tais condições podem ter sobre os estômatos e o tamanho do genoma. Eles descobriram que os estômatos em plantas com folhas prostáticas são maiores do que aqueles em plantas com folhas eretas crescendo nos mesmos ambientes. Além disso, o tamanho dos estômatos nessas plantas se correlacionou positivamente com o tamanho do genoma da planta, mas essa tendência foi mais fraca em plantas com genomas maiores.

Esquerda: Satyrium coriifolum na posição vertical (à esquerda) e Satyrium bicorne prostrado (à direita). Meio: estômatos de Satyrium coriifolum. À direita: estômatos de Satyrium bicorne. Todos de Veselý et al., 2020.

Esses dados dão suporte à suposição de que a variação do tamanho do genoma pode de fato ser impulsionada pela variação climática e pela necessidade de alterar o tamanho e os padrões dos estômatos. Os autores também observaram que, ao comparar pares de espécies (ou seja, uma espécie prostrada com uma espécie ereta relacionada), o aumento do tamanho estomático nas espécies prostradas não estava necessariamente associado à tradicional diminuição da densidade estomática ou diminuição da condutância. Isso sugere que as mudanças no tamanho e padrão dos estômatos podem não ser apenas impulsionadas pela necessidade de melhorar o acesso ao CO2, mas também pela necessidade de otimizar as trocas gasosas em resposta a outros fatores ambientais, como a umidade. Os autores observam que isso se alinha bem com outros dados experimentais em Arabidopsis, e apontam que se acredita que os períodos Devoniano e Mesozóico tiveram climas de 'estufa' de alta umidade. Isso fortalece o argumento de que diferentes aspectos da evolução estomática respondem a diferentes pressões ambientais, e que estas também podem ter sido e continuar a ser uma força motriz na evolução do tamanho do genoma da planta.

O aumento no tamanho do genoma por meio da duplicação do genoma inteiro tem sido frequentemente sugerido como o principal fator para o aumento da complexidade do desenvolvimento durante a evolução da planta. Entender como esses aumentos podem ter acontecido será a chave para entender a diversidade de plantas presentes hoje e sua extensa variação em forma e função.