Descobrimos que o aroma floral da orquídea Gymnadenia conopsea difere entre o dia e a noite, e o aumento do aroma do dia para a noite é mais forte em populações com polinização noturna. Este é o primeiro estudo a relatar variação genética nos ritmos de emissão de perfumes florais dentro da mesma espécie, e este é um primeiro passo importante para entender a evolução do aroma floral.

Aroma floral: importante, mas complexo

As plantas atraem polinizadores para suas flores através de uma série de sinais florais, que incluem forma, tamanho, cor e aroma floral. Em particular, os cientistas consideram o perfume floral um atrativo importante para os polinizadores. Porém, ainda não entendemos muito sobre a evolução e diversificação do aroma floral por ser uma característica complexa de se estudar. De fato, não apenas a composição, mas também a quantidade e o tempo das emissões de aromas florais podem variar entre plantas individuais e entre espécies de plantas. Além disso, o ambiente da planta influencia todos esses aspectos do perfume floral. Por exemplo, temperaturas mais elevadas podem provocar um aumento das emissões de aromas florais e uma alteração da sua composição química. Ainda assim, se o aroma floral é importante para a atração de polinizadores, esperamos que sua composição e tempo de emissão coincidam com os principais polinizadores e seus tempos de atividade.

Em nosso estudo, testamos se os ritmos de emissão de perfume na orquídea perfumada, Gymnadenia conopsea (Orchidaceae), diferem entre populações dominadas por polinização noturna versus diurna. Estudamos seis populações, quatro no sul da Suécia e duas no centro da Noruega. Sabíamos de estudos anteriores que no sul da Suécia, os polinizadores noturnos são mais frequentes e contribuem mais para a polinização do que os polinizadores diurnos, enquanto o oposto é verdadeiro no centro da Noruega.

Também transferimos algumas plantas para o laboratório, para expô-las todas ao mesmo ambiente. Queríamos ver se detectávamos diferenças de cheiro entre plantas de diferentes populações também no laboratório. Se as diferenças observadas na natureza desaparecem no laboratório, significa que são causadas por diferenças no ambiente natural (por exemplo, temperatura ou umidade). Se algumas diferenças permanecerem no laboratório, elas provavelmente são genéticas e podem ser resultado de adaptação. Muito poucos estudos de perfume floral fizeram esse teste. Esta é uma grande vantagem do nosso estudo porque traz informações importantes que nos permitem tirar conclusões evolutivas mais fortes.

Achamos que as emissões de odor deveriam ser maiores à noite nas populações suecas e durante o dia nas populações norueguesas. Esperávamos ver essas diferenças na natureza, bem como no laboratório.

Como alguém experimenta um perfume floral?

Usamos um método chamado amostragem dinâmica de headspace. Este método amplamente utilizado tem a grande vantagem de permitir não apenas a análise de QUAIS compostos estão no aroma floral, mas, principalmente, QUANTO de cada um dos compostos é emitido (taxa de emissão de aroma). Isso foi essencial para o nosso projeto, pois esperávamos diferenças nas taxas de emissão entre o dia e a noite.

Este método acaba por não ser tão high-tech como se poderia esperar: o que você precisa é de uma bomba, alguns tubos e conectores, um medidor de vazão, um coletor de cheiro e um saco plástico para colocar as flores que deseja amostrar (Figura 1AB). Você faz um furo na parte superior da bolsa para permitir que o ar seja bombeado para dentro da bolsa, através do coletor de cheiro e para dentro da tubulação que está conectada à bomba (Figura 1C). As armadilhas contêm uma substância que captura os compostos olfativos. Você precisa extrair os compostos com um solvente para obter suas amostras finais de aroma (Figura 1F). Ao amostrar o cheiro, você precisa ter muito cuidado para não contaminar as amostras: por exemplo, não podemos usar protetor solar (muito bom na Escandinávia) ou repelente de mosquitos (não tão bom ao entardecer, Figura 1E).

A parte realmente high-tech acontece mais tarde no laboratório, quando passamos as amostras de perfume em um cromatógrafo a gás acoplado a um espectrômetro de massa (GC-MS). Esta máquina GC-MS separa e detecta os compostos presentes na amostra.

Consistentes

Como esperado, descobrimos que o aroma floral aumenta do dia para a noite nas populações do sul da Suécia, onde a polinização noturna é mais importante. Nas duas populações norueguesas, as emissões noturnas de aromas florais são realmente mais baixas do que nas suecas. Mas, ao contrário de nossas expectativas, a emissão de odores durante o dia ainda é menor do que a emissão durante a noite. Isso significa que não há reversão no ritmo de emissão de perfumes na Noruega. Mas quando olhamos com mais detalhes, notamos algo interessante: existem algumas plantas com os ritmos invertidos em uma das populações norueguesas, Sølendet.

Um resultado importante de nosso estudo é que vemos essas diferenças também no laboratório. Isso significa que a variação olfativa descrita no campo é provavelmente genética. Isso torna nossos resultados mais convincentes. Na verdade, em laboratório, as diferenças entre as populações ficam ainda mais claras, provavelmente porque removemos alguns efeitos ambientais. Isso é importante, porque pensamos que algumas de nossas populações de campo podem ter exibido taxas de emissão de odor incomumente baixas causadas pela seca. É digno de nota que no ambiente de laboratório comum, observamos um ritmo oposto para as plantas Sølendet como esperávamos inicialmente.

Implicações

Nosso estudo sugere que diferentes ritmos de emissão de perfumes evoluíram em resposta a assembléias de polinizadores locais, e que o tempo de emissão de perfumes é um componente importante da variação de perfumes. Estudos anteriores de variação espacial no aroma floral focaram amplamente na composição do aroma, mas este estudo indica que tanto a composição quanto os ritmos de emissão devem ser considerados para uma compreensão completa da variação no aroma floral. Este é o primeiro estudo a relatar a variação genética nos ritmos de emissão de perfume floral dentro da mesma espécie e este é um primeiro passo importante para entender a evolução do perfume floral.

Agora estamos tentando passar para a próxima etapa: podemos ver a seleção natural no perfume floral em ação? Mais especificamente, os polinizadores de fato selecionam mais emissão de odor de alguns compostos?