As plantas da família do repolho não pretendiam ser tão saborosas. O sabor é parte de uma defesa contra herbívoros. Agora, cientistas no Japão descobriram que os genes para essa defesa são genes reaproveitados que originalmente controlavam os estômatos, os poros nas folhas pelos quais as plantas “respiram”.
A abertura e o fechamento dos estômatos para troca gasosa dependem de células de guarda que guardam os buracos em uma folha. Elas são muito diferentes das células de mirosina, as células que ajudam a criar as defesas químicas contra herbívoros. No entanto, elas compartilham um gene regulador mestre chamado FAMA que controla seu desenvolvimento.
Se você envenenar alguém que está se alimentando de você, você não quer se envenenar no processo. As células de mirosina produzem uma substância química chamada mirosinase. Essas células são quase células ricas em enxofre. Quando um herbívoro ataca, as substâncias químicas se misturam para que o veneno esteja na planta somente quando for necessário.
Shirakawa e colegas identificaram um gene chamado FABRICANTE DE WASABI (WSB) que é ativado diretamente por FAMA e é o gatilho essencial para o desenvolvimento das células de mirosina. Plantas sem WSB falhou completamente em formar essas células de defesa, tornando-as WSB um elo fundamental na cascata genética que produz essas células.
A proteína FAMA já era conhecida por experimentos na planta modelo Arabidopsis thaliana, onde foi descoberto que regula a expressão gênica para troca gasosa. Então parece que os genes que ajudam a regular a defesa são em parte reaproveitados de genes envolvidos na respiração.
Uma pista para WSBA origem do 's como um gene de estômatos é encontrada em plantas onde ele está ausente. Ele é encontrado em plantas floridas na terra, mas não em plantas marinhas, como ervas marinhas. Zostera marina não tem estômatos e perdeu genes conectados aos estômatos, bem como WSB.
WSB controla o desenvolvimento das células de mirosina através de outro gene chamado CCS52A1. WSB pode ligar CCS52A1, e depois CCS52A1 faz com que as células de mirosina experimentem endoreplicação, de modo que a célula replica seu DNA várias vezes sem se dividir, fazendo com que ela cresça muito mais.
“Esta descoberta é particularmente interessante porque destaca como a reorientação genética permite que as plantas desenvolvam novas estratégias de sobrevivência sem desenvolver genes inteiramente novos”, diz o coautor Toshiro Ito em um comunicado de imprensa.
“Além de oferecer novos insights para estratégias de melhoramento de culturas, acreditamos que nosso trabalho futuro ajudará a responder a uma das questões mais fundamentais da biologia: como as plantas alcançaram uma diversidade tão notável com um número limitado de genes?”, acrescenta o Dr. Shirakawa.
A pesquisa tem implicações agrícolas importantes. Desde FAMA regula tanto a troca gasosa (através dos estômatos) quanto a defesa (através das células de mirosina), mostra que a criação de certas características, como o aumento da eficiência da troca gasosa, também pode ter efeitos colaterais em outras áreas, como a defesa.
No entanto, também mostra que pode haver oportunidades de obter uma vitória dupla, melhorando a forma como as plantas usam FAMA. Melhor FAMA genes podem levar a estômatos mais eficientes em um clima mais quente E melhorar a resistência a pragas invasoras que também estão migrando com as mudanças de temperatura.
Shirakawa, M., et al. (2025). Co-optação e neofuncionalização de executores estomáticos para defesa contra herbívoros em Brassicales. Nature Plants, 11, 483-504. https://doi.org/g897b6 (LIVRE)
Postagem cruzada para Bluesky & Mastodonte.
Imagem: canva.
