margarida de besouro sul-africano, Gorteria difusa, há muito tempo cativou os cientistas com sua estrutura única de pétala que se assemelha a uma mosca fêmea, atraindo moscas machos para polinizar a planta. Um estudo recente de Roman Kellenberger e colegas, publicado em Current Biology, revela o mecanismo fascinante por trás desse engano tridimensional, que reaproveita os genes existentes para criar uma imitação altamente convincente.
Os pesquisadores descobriram três conjuntos de genes nas pétalas da margarida responsáveis pela construção da mosca falsa, todos os quais já desempenham outras funções dentro da planta. O primeiro conjunto administra a distribuição de ferro, o segundo promove o crescimento do cabelo radicular e o terceiro regula a produção de flores. A margarida consegue seu notável engano utilizando esses conjuntos de genes de novas maneiras.
Os genes que movem o ferro alteram a pigmentação da pétala, transformando o tom roxo-avermelhado natural em um verde-azulado mais parecido com uma mosca. Os genes do cabelo da raiz fazem com que os pelos da pétala se expandam, criando textura, enquanto o terceiro conjunto de genes garante que as moscas falsas apareçam em posições aleatórias nas pétalas.
“Esta margarida não desenvolveu um novo gene 'fazer uma mosca'. Em vez disso, fez algo ainda mais inteligente – reuniu genes existentes, que já fazem outras coisas em diferentes partes da planta, para criar um ponto complicado nas pétalas que engana os machos”, disse o professor Beverley Glover, autor sênior do estudo. em um comunicado de imprensa.
Uma mosca pousa Gorteria difusa, para um encontro com decepção.
Essa tática oferece uma vantagem evolutiva, atraindo mais polinizadores para a margarida, o que é crucial em seu habitat desértico na África do Sul. A breve estação chuvosa deixa uma pequena janela para as plantas florescerem, serem polinizadas e produzirem sementes antes de morrerem, tornando a competição por polinizadores acirrada. As pétalas com moscas falsas permitem que a margarida sul-africana se destaque da multidão.
A margarida sexualmente enganosa e seu grupo de plantas são relativamente jovens em termos evolutivos, estimados entre 1.5 a 2 milhões de anos. O rápido aparecimento das manchas falsas nas pétalas mostra a notável adaptabilidade da margarida.
"Esperávamos que algo tão complexo quanto uma mosca artificial levasse muito tempo para evoluir, envolvendo muitos genes e muitas mutações. Mas, na verdade, ao reunir três conjuntos de genes já existentes, isso aconteceu muito mais rapidamente", disse o Dr. Roman Kellenberger, primeiro autor do estudo.
Para chegar a suas conclusões, os pesquisadores compararam os genes ativados nas pétalas com e sem as moscas falsas no mesmo tipo de margarida. Eles também analisaram um tipo diferente de margarida que exibia um padrão de mancha simples, ajudando-os a identificar os genes especificamente envolvidos na criação das manchas intrincadas em Gorteria difusapétalas.
Esta margarida sul-africana é a única flor conhecida a produzir várias moscas falsas em suas pétalas. Outras margaridas da mesma família exibem padrões de manchas mais simples, como anéis ao redor das pétalas, que são menos convincentes para moscas reais. Ao comparar várias margaridas dentro da árvore genealógica, os pesquisadores foram capazes de determinar a ordem em que as falsas moscas evoluíram: a alteração de cor veio primeiro, seguida pelo posicionamento aleatório e, finalmente, a textura.
"É quase como desenvolver um órgão completamente novo em um período muito curto. As moscas machos não permanecem muito tempo em flores com manchas simples, mas são tão convencidas por essas moscas falsas que passam mais tempo tentando acasalar e depositam mais pólen na flor, ajudando a polinizá-la", disse Kellenberger.
Em seu artigo, Kellenberger e colegas concluem:
Nosso estudo indica várias direções para futuras investigações dos processos evolutivos-desenvolvimentais subjacentes. Primeiro, os estudos de expressão gênica específicos de tecido e de interação de proteínas podem revelar mais elementos das vias genéticas subjacentes à formação de manchas de pétalas. Em segundo lugar, a manipulação transgênica de G. difusa Pode permitir a verificação funcional dos elementos genéticos cooptados. Em terceiro lugar, comparações genômicas entre morfotipos e seus híbridos podem elucidar ainda mais a trajetória evolutiva do engano sexual em plantas. No geral, essas análises podem contribuir para uma melhor compreensão da cooptação gênica em geral, incluindo sua iniciação genética, ajuste fino e possíveis efeitos pleiotrópicos. (Kellenberger) et al. 2023
As descobertas fornecem informações valiosas sobre a extraordinária adaptabilidade das plantas e sua capacidade de reaproveitar mecanismos genéticos existentes para novas funções, ilustrando a notável resiliência e engenhosidade do mundo natural.
LEIA O ARTIGO
Kellenberger, RT, Ponraj, U., Delahaie, B., Fattorini, R., Balk, J., Lopez-Gomollon, S., Müller, KH, Ellis, AG e Glover, BJ (2023) “Múltiplas cooptações de genes estão por trás da rápida evolução de flores sexualmente enganosas em Gorteria difusa" Biologia atual: CB, 0(0). Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.03.003.
