Uma boa maneira de identificar uma planta é através de suas flores. Embora existam muitos tipos de flores, as flores de cada espécie tendem a ser extremamente semelhantes. Portanto, seria de se esperar um mecanismo preciso para o desenvolvimento das flores. Pesquisas de Kong e colegas sugerem que é surpreendentemente caótico.

As células que constroem flores têm genes ativados ou desativados por hormônios. Kong e seus colegas queriam ver quão variável era a resposta célula a célula a um hormônio, a auxina. Eles precisavam de um método para observar o interior das células conforme o hormônio chegava. Então, usaram uma forma modificada de agrião. Esta planta, também conhecida como Arabidopsis thaliana, é o equivalente a um rato de laboratório para os botânicos. Eles deram à planta repórteres brilhantes, moléculas que se iluminam com fluorescência quando os genes são ativados, para rastrear três genes responsivos à auxina, incluindo um chamado DR5 sob um microscópio.

Kong e colegas descobriram que DR5 Quando a atividade foi "ativada" pela auxina, ela variou enormemente de uma célula para outra – não por causa de diferenças nos níveis de auxina, mas devido a flutuações aleatórias dentro das próprias células. Eles observaram isso nas sépalas da planta.

Sépalas são os órgãos resistentes, semelhantes a folhas verdes, na base do botão, que protegem a flor em desenvolvimento. Embora as células sejam individualmente "barulhentas" e imprevisíveis, a planta produz repetidamente quatro sépalas protetoras em um padrão perfeito.

“Eu realmente pensei que quando chegássemos a essas quatro regiões [de formação de sépalas], haveria muito menos aleatoriedade – mas não há”, disse a líder do laboratório, Adrienne Roeder, em um comunicado de imprensa. “De alguma forma, apesar do ruído, você ainda vê essas manchas muito claras onde os órgãos sépalas se iniciam.”

A chave é um processo chamado "média espacial". Embora cada célula individual possa agir por conta própria em resposta ao hormônio, grupos celulares trabalham juntos para suavizar o ruído. Isso permite que a planta use a aleatoriedade quando quiser e a ignore quando não quiser, diz Roeder.

“Em última análise, a pesquisa desafia a ideia de que a precisão biológica requer um controle perfeito”, diz roeder. “Em vez disso, mostra que a natureza não elimina a aleatoriedade – ela constrói sistemas e processos confiáveis ​​que funcionam apesar dela.”

A equipe não está interessada apenas no que a planta faz bem, mas também quer saber como e por que o processo falha. Isso pode ser útil em processos que vão muito além das plantas, como, por exemplo, o câncer, onde a atividade genética aleatória pode impulsionar a evolução do tumor.

Kong, S., Rusnak, B., Zhu, M. e Roeder, AHK (2025) “Expressão genética estocástica na sinalização de auxina no meristema floral de Arabidopsis thaliana,” Natureza das Comunicações, 16(1), pág. 4682. https://doi.org/g9k3k

Postagem cruzada para Bluesky & Mastodonte.

A imagem da capa mostra botões de flores se formando a partir de células-tronco de Arabidopsis thaliana. Para mostrar o quão aleatório o gene DR5 foi ativado, os pesquisadores usaram duas cópias idênticas do gene — uma brilhando em azul, a outra em amarelo. Em algumas células, ambas estão ativas (aparecendo em branco), enquanto outras mostram apenas azul ou apenas amarelo, destacando a aleatoriedade. Ainda assim, DR5 Geralmente, é ativo onde o hormônio auxina indica que ele deve estar. Todos os núcleos celulares são marcados em magenta. Crédito da imagem: Shuyao Kong.