Uma maneira de melhorar o rendimento das colheitas é melhorar a fotossíntese, mas como os cientistas podem fazer isso? Revisão de Alexandrina Stirbet e colegas modelagem matemática como ferramenta para estudar a fotossíntese, como parte de uma edição especial sobre Modelagem Funcional-Estrutural de Plantas em Annals of Botany.

“A fotossíntese oxigênica é um processo muito importante, não apenas porque é a fonte de nossos alimentos, fibras e muitas substâncias úteis, mas também porque quase toda a vida na Terra depende dela, direta ou indiretamente”, escrevem Stirbet e colegas. “Plantas, algas e cianobactérias são fotossintetizantes oxigenados que usam energia luminosa para gerar moléculas orgânicas [por exemplo, glicose (C₆H₁₂O₆), açúcares, amido] de dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O) e liberar oxigênio molecular (O₂) na atmosfera”.

Os autores acompanham o processo fotossintético, desde a luz fornecendo a energia para retirar o hidrogênio da água para adicionar ao dióxido de carbono, até a produção de metabólitos. Na revisão, eles dão exemplos de como a modelagem ajudou a fornecer informações sobre como as plantas se adaptam a ambientes em mudança.

“A partir dos exemplos discutidos nesta revisão, é evidente que modelos dinâmicos de fotossíntese corretamente simplificados, mas completos, são adequados para obter informações sobre como os organismos fotossintéticos lidam com condições ambientais variáveis”, escrevem os autores. “De fato, a modelagem é um método muito eficiente para identificar parâmetros morfológicos e fisiológicos importantes de um sistema biológico e encontrar seus valores ótimos. Além disso, ao usar uma variedade maior de dados experimentais para verificar tais modelos, as simulações podem levar a informações muito mais significativas sobre os princípios organizacionais do aparato fotossintético, o que também pode revelar formas e meios originais para melhorar a eficiência fotossintética de culturas vegetais. …, além de ser de interesse teórico. Além disso, modelos de plantas multiescala (também conhecidos como modelos de sistemas de plantas), que integram quantitativamente processos físicos, bioquímicos e fisiológicos em diferentes níveis organizacionais (por exemplo, molecular, célula, órgão, planta, população ou ecossistema), são capazes de prever e propriedades de crescimento das plantas além do metabolismo fotossintético, e representam o futuro desafio na modelagem de plantas”.