Como a Terra Ficou Verde: Uma breve história de 3.8 bilhões de anos das plantas

Joseph E Armstrong. Editora da Universidade de Chicago, 2014.

Alerta de spoiler! Este livro pode mudar seriamente sua visão do que um livro didático pode ser (!)

Eu gosto de Joseph Armstrong Como a Terra ficou verde [doravante referido como HETG], particularmente seu estilo. Embora os leitores possam já estar cientes do 'estilo' de Armstrong a partir de seus “comentários sobre plantas, as fraquezas e a diversão da vida acadêmica” em seu blog [sob seu nome-de-blog de 'fitofator'], provavelmente será uma surpresa que o comentário sincero que alguém pode igualar ao meio socialmente informal da blogosfera tenha chegado às páginas normalmente consagradas dos livros didáticos. E HETG é um livro-texto (a sinopse da editora na contracapa nos diz isso), de botânica. Por que a editora permitiu que o Prof. Armstrong experimentasse essa abordagem refrescantemente diferente é uma questão que não é respondida no livro. Mas esta latitude é apreciada pelo autor (e este revisor), e, tendo sido concedido este privilégio, o mundo da publicação de ciência vegetal é o mais rico para ele.

Você poderia facilmente imaginar HETG– que se desvia da abordagem dos livros didáticos de botânica por “concentrar-se no que a maioria dos livros omite” (!! . xii), e com suas digressões “da narrativa principal para explicar e demonstrar como a ciência opera” (Prefácio, p. xiii) – para ser as transcrições de palestras proferidas pelo premiado professor que escreveu essa mesma prosa (e Quem foi muito bem avaliado por seus alunos).

Na visão geral, HETG abrange 3.8 bilhões de anos da história da Terra, de um ponto de vista descaradamente fotoautotrófico, e compreende 11 capítulos que documentam o avanço evolutivo das plantas, desde as algas do capítulo 4 no mar até a supremacia das angiospermas no cap. 10, via invasão da terra (cap. 6) e cap. 9, onde o hábito da semente é considerado. Finalmente Ch. 11 considera a vegetação moderna e as interações planta-pessoas.

Com um pouco mais de detalhes…

CH. 1 'Um mundo verde' aborda a questão do que é uma planta desde o início – e com razão! Juntamente com assuntos como taxonomia e reinos, e DNA e fósseis, ele também fornece um cenário essencial em um contexto geológico e cósmico. Assim, o maior dos palcos foi montado para a narração de um dos maiores dramas da Terra, admiravelmente resumido por 8 grandes eventos na história dos organismos verdes na página final do capítulo.

CH. 2 'Pequenos começos verdes': Embora reconhecendo a importância das plantas, Armstrong reconhece corretamente que subjacente a isso está uma dependência absoluta de processos microbianos – como exemplificado no desenvolvimento de cloroplastos de micróbios engolfados/escravizados intracelularmente. Como convém ao seu título, Ch. 2 é um 'festival de micróbios' e cobre grande parte da relevância microbiana – bioquímica, pigmentação, reciclagem, simbiose – e nos lembra que a biologia da Terra é muito mais uma ecologia microbiana. HETG também afirma que minúsculos organismos verdes [fitoplâncton] “podem realizar mais fotossíntese em todo o mundo do que todos os grandes organismos verdes, como árvores e gramíneas, combinados”. Tudo bem, mas eu gostaria de ver a Ref. que o suporta. Talvez Armstrong não tenha conseguido encontrá-lo, daí o uso da palavra 'pode'? Mas, seria bom citar as referências para respaldar tais afirmações; afinal, isso é apenas pedagogia responsável/bom ensino (e não obstante o fato de que na p. xii somos informados de que as referências não são exaustivas nem abrangentes). Curiosamente, somos informados sobre fotoautotróficos que usam infravermelho em fontes oceânicas profundas. E para esta informação interessante, obtemos uma Ref. (mas não até que a mesma noção seja repetida e expandida várias páginas depois – Beatty et ai. (2005) [ver também Molloy (2005)]). Esse fenômeno foi uma revelação para mim e destaca a utilidade do tomo de Armstrong em distribuir esses petiscos que podem ser incorporados ao próprio ensino, etc.

Usuários não americanos de HETG às vezes tem que trabalhar um pouco mais do que os leitores dos EUA. Um bom exemplo disso é a menção das máquinas de Rube Goldberg. Eu não tinha ideia do que eles eram além de presumir que isso fosse uma referência à cultura popular americana. Tendo subseqüentemente 'googleado' o termo, eu aprendo que eles são de fato uma conceito americano, e variações de Goldberg no lado britânico do Atlântico são os gadgets criados por Prof. Brainstawm e de Heath Robinson engenhocas incríveis. Essa perplexidade cultural é combatida pela analogia magistral que iguala as razões pelas quais as plantas mantiveram a ineficiente enzima fixadora de carbono RubisCO com a adesão da humanidade ao layout do teclado QWERTY (cuja alusão à máquina de escrever/computador é certamente globalmente compreensível, mesmo que aluda à fotorrespiração como o processo em que “o rubisco respira as moléculas de açúcar de um organismo… libertando dióxido de carbono” parece um pouco simplificado…). Caso contrário, no cap. 2 há muitas explicações de senso comum sobre como a evolução funciona, especialmente em termos de desenvolvimento de complexidade na estrutura de um organismo ou de vias e processos bioquímicos. E há um desfecho no início do livro sobre por que as plantas terrestres são verdes (não, não vou estragar tudo para você dando a resposta!).

Se o capítulo 2 foi bastante divertido e relativamente fácil de ler, o cap. 3 – 'Cellular Collaborations' – requer um esforço considerável para tirar o máximo proveito, mesmo que seja a seção em que o sexo está dando um bom ar.

Embora seja bom ver algas tão bem servidas no livro – no capítulo 4 'Uma grande bola de gude azul' e 5 'Na beira do mar (-ervas daninhas)' – parece uma pena que juntos esses dois capítulos tenham apenas 31 pp ., que é consideravelmente menor do que, por exemplo, as 55 pp. do cap. 3. Mas o cap. 5 tem alguns pensamentos interessantes sobre por que as plantas são verdes – porque são derivadas de algas verdes (e não vermelhas ou marrons se tivessem ancestrais de algas vermelhas ou marrons) – e preparou o cenário para a invasão da terra por aquático (não marinhos!) fotossintetizadores.

CH. 6 'A grande invasão'; certamente é impreciso dizer “apenas uma vez uma planta terrestre (capim enguia...) fez a transição de volta para um ambiente aquático marinho”. Não posso comentar sobre a frequência com que as plantas terrestres retornam ao seu lar ancestral aquático, mas existem muitas espécies. de angiospermas marinhas das quais apenas algumas são eelgrasses – algas marinhas spp. per se. Então, estou supondo que Armstrong está usando 'erva de enguia' como um nome geral para todas as angiospermas marinhas? Mas não está claro e se beneficiaria com o esclarecimento. E, sem dúvida, ervas marinhas é um termo melhor e mais geral para todos marinha angiospermas. Mas, talvez possamos permitir a Armstrong essa latitude quando sua especialidade principal declarada é “explicar a ciência para não-cientistas” (Prefácio do autor, p. x). No entanto, Armstrong também afirma que o CO₂ “como um gás se difunde até 1,000 vezes mais rápido no ar do que quando dissolvido em água”. Isso me fez parar e pensar: isso não costumava ser 10,000 vezes mais rápido em meus dias de educação em botânica obscuros e muitas vezes distantes? Este assunto me incomodou, especialmente porque nenhuma referência. foi citado em apoio à afirmação de Armstrong, e fiz algumas verificações. O consenso pós-Google é que 10,000 está correto (por exemplo, Armstrong (um Armstrong diferente para HETGautor!), 1979; Armstrong e Drew, 2002). Por um lado, isso pode ser visto como bom porque faz pensar, e incentiva a pesquisar e verificar. Mas, por outro lado, não é tão bom se você é um botânico novato esperando declarações verdadeiras e não tem nenhum motivo para questionar tais 'fatos'. A seção de várias páginas lidando com as características das plantas terrestres era ótima e daria uma adorável lição autônoma (como muitos dos outros 'ensaios' ao longo HETG…), e no qual aprendemos por que as briófitas não são plantas terrestres adequadas e por que Cooksônia – uma planta extinta do Devoniano inferior – é a primeira planta terrestre verdadeira e inequívoca. Finalmente, há uma boa introdução e consideração sobre a alternância de gerações (embora o fenômeno não seja realmente chamado assim até várias páginas neste pedaço de biologia). Apesar dos meus resmungos, este foi um ótimo capítulo! [E estou otimista de que quaisquer deficiências serão corrigidas em uma impressão/edição futura... Mas enquanto pensamos em erros, os seguintes 'erros de digitação' foram anotados: p. 55, mitocôndria; pág. 47, 0 usado para O na fórmula química do oxigênio; pp. 2, 305, sub-bosque; pág. 306, iluminação; pág. 394, Ginkos…]

CH. 7 'O espírito pioneiro' é um tour de force da evolução e biologia das briófitas, que também revela a função original dos estômatos…

CH. 8 'Back to the Devonian' é – apropriadamente – dedicado ao período Devoniano, aprox. 419 – 359 milhões de anos atrás, ao final do qual somos lembrados de que todas as linhagens de plantas terrestres – exceto as angiospermas – chegaram. Foi, portanto, um período muito movimentado na história verde da Terra, e aquelas primeiras plantas vascularizadas – agora conhecidas apenas como fósseis – deixaram uma impressão duradoura no planeta. Também nos deparamos com a afirmação de que “cerca de um quarto de todas as espécies de plantas vasculares (ca. 400,000) vivendo como árvores” (o que significa – para que não haja ambiguidade – que aproximadamente 100,000 das 400,000 espécies de plantas vasculares são árvores – Raven & Crane (2007)): ​​eu não tinha apreciado o quão numerosas espécies de árvores eram (e esta admissão de alguém que passou muitos anos estudando a biologia celular da formação de madeira em árvores – mas provando assim que todos nós ainda podemos aprender coisa!). Apropriadamente, também obtemos uma boa explicação sobre o hábito da árvore, sua prevalência e origem, juntamente com insights sobre o ímpeto para o desenvolvimento das folhas e o desenvolvimento do xilema e da condução da água e da ramificação. Também aprendemos para que servia originalmente a cutícula, e que o que hoje chamamos de hipótese foi originalmente chamado de teoria. No total, outro capítulo realmente impressionante!

CH. 9 'Sementes para o sucesso' trata do desenvolvimento do hábito da semente e da evolução das plantas com sementes. É um capítulo bastante difícil, mas pelo menos descobrimos a indicação do autor para a entidade biológica mais familiar e menos compreendida.*.

CH. 10 'A aquisição do Cretáceo' muda para o período Cretáceo (!) (c. 145 – 66 MYA) e a ascendência de angiospermas que 'rapidamente' deslocam samambaias e cicadáceas dos papéis ecológicos que ocuparam nos 150 milhões de anos anteriores. Há também muita consideração sobre as interações bióticas entre angiospermas e animais, seja para dispersar pólen, ou frutas/sementes – ou populações inteiras de plantas/spp. como no caso da agricultura por humanos. Há também uma boa consideração das vantagens/desvantagens da anemofilia vs zoofilia e uma interessante comparação de fatores biológicos que podem ter contribuído para o sucesso das angiospermas sobre as gimnospermas para encerrar o capítulo. Além disso, Fato Fascinante No. 17: o endosperma fornece 50-70% de todas as calorias humanas (Mas, Phytophactor, por favor, podemos ter uma Ref. para apoiar este importante fitofato?). Nota 28 ao cap. 10 também esclarece o abominável mistério de Darwin sobre o aparecimento das angiospermas no registro fóssil – que muitas vezes é mal compreendido nos livros didáticos – e cita Friedman (2009) para isso.

CH. 11 'Toda a carne é grama' lida predominantemente com eventos após a morte dos dinossauros na fronteira KT aprox. período…). Assim, o Azolla-induzido evento de resfriamento global (que eu suspeito que não seja tão conhecido entre um público geral - ou mesmo botânico - leitores ...?) é dado um ar. E há reflexões sobre o surgimento de gramíneas (e girassóis…) e comunidades de pastagens, e o desenvolvimento da ecologia do fogo que ajuda a manter as pastagens às custas de biomas lenhosos e o desenvolvimento da fotossíntese C4. Movimentos continentais de massa de terra e formação de montanhas que levaram ao desenvolvimento de diferentes regiões climáticas, que por sua vez promoveram diferentes padrões de vegetação, também são abordados aqui. No entanto, com uma consideração bastante detalhada da taxonomia e da filogenia das angiospermas em particular, este capítulo fica um pouco "pesado". Para quem é um defensor da precisão (por exemplo, veja Phytophactor em por que o pólen não é o equivalente vegetal do esperma), é uma pena que HETG não aproveitou para corrigir a ideia equivocada de que o algodão é uma fibra. não é, é um cabelo, que é um crescimento de uma célula epidérmica, não uma célula separada como é uma fibra. Caso contrário, esta é uma consideração muito boa e completa da exploração humana e da dependência dos recursos vegetais - para nos manter vestidos, felizes e alimentados. E, lamentando a destruição de habitat causada pelo homem, temos provavelmente a declaração mais poética – mas altamente citável – do livro: “Não sabemos quantos fios de diversidade biológica podem ser cortados antes que o tecido da vida realmente comece a se desfazer”.

As partes restantes de HETG são um grande apêndice (realmente grande! aprox. 150 pp. grande) – onde “o material didático usual” é relegado (Prefácio do autor p. xii) – com contas separadas lidando em ordem alfabética (“por conveniência”, não fitocronologicamente em ordem de aparência na Terra, como pode ser adequado ao impulso evolucionário do texto principal...) progenitores de plantas como algas marrons, cicadáceas, antóceros, fitoplâncton, algas vermelhas, samambaias (um oxímoro que se poderia esperar que Armstrong valorizasse - mas talvez não aqui na seção 'livro adequado' do livro?), e - por último - bata samambaias. O que, sem angiospermas? Não porque não? Aproximadamente. 19 pp. de Notas aos capítulos, um Glossário de 8 pp. (de Abiótico a Zigoto (incluindo undulópodes – procure!) e c. 19 pp. de Referências (com aprox. 140 datadas de pós-2000). Finalmente, existem c. 10.5 pp. do Índice de 2 colunas (também, de abiótico para zigoto), mas que, de outra forma, é bastante idiossincrático. Por exemplo, dada a sua importância para o desenvolvimento de plantas terrestres, é surpreendente que não haja entrada para cutícula, lignina ou xilema, mas há 4 entradas para cerveja, 3 para vinagre, 2 para QWERTY (!!) e 1 para queijo e antimatéria… Mas, e considerando o assunto verde do livro, a omissão mais surpreendente é qualquer entrada do Índice para clorofila (!!). Nem há uma entrada para evolução; talvez isso possa ser desculpado com base no fato de que é a evolução que permeia toda a narrativa do livro (?). E uma forte lembrança que se ganhou do livro é que Armstrong é um defensor da evolução (em oposição ao criacionismo – 4 entradas do Índice, ou Design Inteligente – 3 entradas!).

Comparações?

HETGO assunto de 'é uma reminiscência de Walker'Uma breve introdução às plantas” (2012) e de Willis e McElwain “evolução vegetal” (2002), mas abrange uma gama maior de material do que ambos e é escrito como nenhum outro livro que conheço. Existem muitos livros hoje em dia que consideram a importância atual e futura das plantas, e muitos remontam ao alvorecer/origens da agricultura – uma invenção humana que depende das plantas e da produtividade das plantas. Mas não conheço muitos textos que considerem aquele aspecto muito mais antigo e importante da história das plantas que mostra como a Terra que agora vemos ao nosso redor depende do papel e da intervenção das plantas. HETG é indiscutivelmente único **.

Queixas…

Uma coisa que deve ser classificada, por consistência (se não por outro motivo) ao longo HETG, é quantas espécies de plantas com flores existem. CH. 1, pág. 13 fala de 220,000 angiospermas spp. Polegada. 10 (p. 297) que aumentou para > 220,000 [embora a Nota 2 (p. 517) admita 250,000 – 300,000, se incluirmos spp. ainda não documentado). De volta ao texto principal e no cap. 11 (p. 349) aumentou para 250,000 spp. (embora a Nota 16 desse capítulo na p. 16 caia para 235,000). Seria bom – e centrado no leitor – escolher uma figura e ficar com ela. Um número amplamente citado de espécies de angiospermas é 352,000 (em si uma aproximação para o 352,282 em Paton et al. (2008)). Eu sei que esse número foi recentemente aumentado para 450,000 angiospermas spp. (Pimm & Joppa, 2015), mas essa Ref. pós-datas HETGa data de publicação do é inadmissível para o ponto em questão. Mas sublinha o ponto muito válido reconhecido por Armstrong de que a ciência progride e “alguns dos conteúdos do livro estarão desatualizados” (Prefácio, p. xii).

Mas! E, apesar de toda a conversa sobre coisas verdes, é realmente curioso que não haja nenhuma imagem colorida para mostrar o esplendor verdejante de HETGassunto de. Nem mesmo na capa do livro (embora tenha uma imagem colorida, de madeira petrificada…).

Será que HETG atingir seus objetivos?

O que eles são? De acordo com a contracapa do livro, somos informados de que HETG é mais envolvente do que um livro tradicional [Sim!],

com uma amplitude surpreendente [concordaram],

que irão deliciar [Suspeito que isso dependa do ponto de vista da pessoa sobre o que um livro didático deveria fazer e como deve atingir esse objetivo...]

e esclarecer [certamente faz isso - mesmo para quem achava que já sabia muito sobre plantas!]

botânicos embrionários [hmmm, você precisa de um certo nível de entendimento/conhecimento prévio para apreciar o texto, então talvez impressionável neófitos botânicos?]

e qualquer estudante de biologia evolutiva de plantas [concordaram].

Visão global

Enquanto HETG é bastante técnico em alguns lugares, o que não deve ser visto nem como negativo nem como surpresa – afinal, é para ser um livro didático (para alunos de graduação)! Mas seu estilo muito informal (que foi bastante inesperado em um texto acadêmico - embora refrescantemente diferente para ele) contribui para um relato educacional altamente legível. Só podemos esperar que seu público-alvo – “todos os outros [além dos botânicos (!!)]” (Prefácio, p. x) – aprecie tanto quanto este revisor (que também é botânico ...) o fez.

Referências

Armstrong W (1979) Aeração em plantas superiores. Avanços na Pesquisa Botânica 5: 236-332.

Armstrong W e Drew MC (2002) Em: Raízes das Plantas: A Metade Oculta, 3e. Waisel Y et ai., editor. Nova York e Basileia; Crescimento radicular e metabolismo sob deficiência de oxigênio; pp. 729–761.

Beatty JT, Overmann J, Lince MT, Manske AK, Lang AS, Blankenship RE, Van Dover CL, Martinson TA e Plumley FG (2005) Um anaeróbio bacteriano fotossintético obrigatório de uma fonte hidrotermal do fundo do mar. PNAS 102: 9306-9310.

Essig FB (2015) Vida Vegetal: Uma Breve História. Oxford: Oxford University Press.

Friedman WE (2009) O significado do “mistério abominável” de Darwin. American Journal of Botany 96: 5-21.

Molloy S (2005) Nas profundezas. Nature Reviews Microbiologia 3: 582-582.

Paton AJ, Brummitt N, Govaerts R, Harman K, Hinchcliffe S, Allkin B e Lughadha EN (2008) Towards Target 1 of the Global Strategy for Plant Conservation: uma lista de trabalho de todas as espécies de plantas conhecidas — progresso e perspectivas. taxon 57: 602-611.

Pimm SL e Joppa LN (2015) Quantas espécies existem, onde estão e em que ritmo estão se extinguindo? Ana. Bot de Missouri. Gdn 100: 170-176.

Raven J e Crane P (2007) Árvores. Current Biology 17: R303–304.

Walker T (2012) Plantas: uma breve introdução. Oxford: Oxford University Press.

Willis KJ e McElwain JC (2002) A evolução das plantas. Oxford: Oxford University Press.

* a semente…

** HETG cobre material que o livro de 2015 de Essig “Vida vegetal: uma breve história” também pretende lidar com. Ainda não li o tomo de Essig, mas suspeito que o estilo – e talvez a cobertura – seja diferente do de Armstrong…