As plantas que cultivamos para consumo humano passaram por um processo de domesticação ao longo do tempo a partir de espécies selvagens. Durante esse processo, nós, humanos, selecionamos características que valorizamos, como frutos maiores. Mas, ao fazermos essas seleções para nossos próprios propósitos, necessariamente causamos uma redução na diversidade genética da espécie cultivada em comparação com seus parentes selvagens. Infelizmente, essa redução pode incluir genes de imunidade da planta e, como resultado, a cultura afetada se torna menos capaz de se defender contra doenças do que sua parente selvagem. Em última análise, isso tem um impacto negativo na saúde da cultura e na produtividade agrícola.
Os cientistas estão, portanto, muito interessados em compreender como o repertório de genes do receptor imunológico das plantas é afetado pela domesticação e gostariam de aplicar o conhecimento de genes selvagens a programas de melhoramento para aumentar a imunidade das culturas. Um estudo recente de Bourne et al. publicado na revista Biologia e Evolução do Genoma tem comparou os genes de imunidade de um conjunto diversificado de plantas cultivadas e seus parentes selvagens para obter uma ampla visão geral de como a domesticação afeta a imunidade das culturas.
“Analisamos os repertórios de genes do receptor imunológico de 15 espécies de culturas domesticadas e seus parentes selvagens, representando nove famílias de plantas”, escrevem Bourne et al.
Os resultados mostram que cinco culturas, nomeadamente uvas, tangerinas, arroz, cevada e mostarda amarela (semente de mostarda), apresentam repertórios de genes de receptores imunológicos reduzidos em comparação com seus parentes selvagens, mas a taxa de perda de genes para os genes de imunidade é semelhante à taxa de perda de genes de base para todos os genes. Além disso, existe uma associação positiva entre a duração da domesticação e a perda de genes de imunidade.
“Juntos, esses resultados sugerem que a domesticação impõe uma pressão sutil e cumulativa, consistente com uma seleção relaxada, em vez de um forte efeito de custo de resistência”, escrevem Bourne et al, o que significa que os genes da resposta imune são perdidos lentamente ao longo do tempo.
O estudo de Bourne analisou dois tipos diferentes de genes de receptores imunológicos que reconhecem patógenos: receptores de reconhecimento de patógenos (PRR), encontrados na superfície celular, e os receptores de repetição rica em leucina (NLR) de ligação a nucleotídeos, localizados dentro da célula. Bourne et al. não encontraram diferenças significativas nos PRRs, mas nos NLRs da uva (Vitis vinifera subsp. vinifera [Vitaceae]) e tangerina (Citrus reticulata [Rutaceae]) apresentaram reduções significativas em relação às suas contrapartes selvagens. Ao considerar todo o repertório de genes de receptores imunológicos, o arroz (oryza sativa [Poaceae]), cevada (Cevada Vulgare [Poaceae]) e mostarda amarela (Brassica Rapa var. sarson amarelo [Brassicaceae]) também foram significativamente reduzidos.
Bourne et al. calcularam então a taxa de perda genética entre os genes do receptor imunológico em relação às perdas em todo o genoma nas culturas, em comparação com suas espécies selvagens. Não foram encontradas diferenças.
Por fim, possíveis variáveis explicativas foram testadas estatisticamente para determinar se poderiam ser responsáveis pela perda genética. Bourne et al. descobriram que o tempo desde a domesticação tem uma correlação positiva significativa com a perda de genes de receptores imunológicos. Outros fatores não tiveram efeito.
Como resultado, Bourne et al concluem que "como muitas culturas permanecem inalteradas, isso sugere que a seleção de todo o repertório contra genes do receptor imunológico é fraca, contradizendo assim a 'hipótese do custo da resistência'", que afirma que as plantas podem eliminar genes relacionados ao sistema imunológico porque eles são metabolicamente caros (ou seja, exigem muita energia para se manter) diante da seleção humana para maior biomassa (por exemplo, sementes maiores, frutos maiores, folhas, caules, etc.).
“Notavelmente, apesar do histórico não uniforme de domesticação de culturas, uma tendência notável persiste com a correlação positiva entre a perda de genes do receptor imunológico e o tempo decorrido desde a domesticação”, escrevem Bourne et al. “Nossos resultados fornecem novos insights sobre o impacto da domesticação na imunidade das plantas, com implicações para o aumento da resistência das culturas por meio de estratégias de melhoramento.”
LEIA O ARTIGO
Bourne, N., Walker-Hale, N., Dunning, L. e Chomicki, G. (2025) “A domesticação reduz os repertórios de genes do receptor imunológico das plantas entre as linhagens”, Biologia do Genoma e Evolução, 17(8). Disponível em: https://doi.org/10.1093/gbe/evaf147 (LIVRE)
Imagem de capa: Vitis vinifera ssp. vinifera by Petzenbär / iNaturalist, CC-BY-NC
