Eu tenho resolvido um problema. De vez em quando me perguntam “O que é botânica?” É bastante simples de responder, é a ciência das plantas – mas não é uma resposta muito satisfatória. Há botânicos que trabalham com plantas, mas há muitos mais que trabalham com células, patógenos ou ecossistemas inteiros. Os botânicos têm que ser capazes de trabalhar com muito mais do que plantas. Talvez seja melhor dizer que a botânica é uma ciência que começa com as plantas. Recentemente, saiu um artigo que ilustra bem isso. Redes moleculares em holobiontes fitopatógenos por Nobori, Mine e Tsuda me apresentaram uma nova palavra que captura um pouco disso – holobionte.

O que é um holobionte?

Precisamos começar com a simbiose. Simbiose descreve uma relação entre dois ou mais organismos. Para os botânicos, um exemplo óbvio é a simbiose entre fungos micorrízicos e plantas. Os fungos associam-se às raízes das plantas. Eles repassam nutrientes como nitrogênio e fósforo e as plantas, em troca, repassam açúcares para os fungos. Ao trocar recursos, os dois organismos se beneficiam do relacionamento. Os dois organismos são simbiontes, e o todo é um holobionte.

Não é apenas a simbiose mútua que cria um holobionte. Bordenstein e Theis definem um holobionte como “todo macróbio e seus numerosos associados microbianos”. Isso incluiria parasitas e patógenos. Pode parecer uma definição bastante ampla. Pitlik e Koren afirmam: “Todos os seres humanos, animais e plantas são holobiontes.” Se for esse o caso, então o que significa a palavra holobionte nos digam?

A diferença entre um holobionte e uma coleção de organismos

A razão pela qual um holobionte é um conceito útil não é apenas porque um organismo vive com outros organismos, mas também sobre a natureza de uma interação entre eles. Quando uma vaca come grama, ela não é um holobionte porque – além de uma comer a outra – não há muita interação acontecendo. Em seu artigo, Nobori e seus colegas mostram que há algo diferente acontecendo entre plantas e patógenos.

Alguns micróbios veem as plantas como um alvo. Eles são um recurso a ser saqueado para permitir a reprodução. As plantas prefeririam que isso não acontecesse. Então, quando um patógeno ataques então as células vegetais liberam fitohormônios para pedir ajuda. Isso não é bom para o patógeno, então os patógenos enviam seus sinais para a planta para confundir ou confundir a capacidade da planta de responder ao ataque. É uma ferramenta útil para acionar quando você encontra algo para atacar. Que Nobori et alAs notas de papel de . são que as plantas não são passivas quando isso acontece.

Uma das principais características de um ataque de patógeno é Detecção de Quórum, muitas vezes abreviado para QS. Quando as bactérias iniciam um ataque, elas liberam sinais químicos. Esses sinais permitem que as bactérias "conversem" umas com as outras. Mesmo que uma bactéria não esteja percebendo uma oportunidade, se houver outras bactérias o suficiente, ela começa a produzir as ferramentas de que precisa para atacar. A detecção de quorum permite que as bactérias tenham vantagem ao atacar antes que a planta possa responder.

A equipe de Nobori observa que quando as plantas liberam ácido salicílico (SA) e Ácido γ-aminobutírico (GABA), os produtos químicos podem desencadear um sistema de extinção de quorum em alguns patógenos como Agrobacterium tumefaciens. Eles também discutem como a imunidade desencadeada pelo padrão pelas plantas pode reduzir a capacidade de Efetores do tipo três implantado por bactérias para injetar células-alvo com proteínas. Quebre sistemas como este e você reduz a virulência do atacante.

Um holobionte como uma unidade de recursos compartilhados?

Para Nobiri e colegas, a existência de um holobionte não diminui a ideia de que plantas e patógenos evoluem. Na verdade, eles argumentam que ambos gostariam muito de ter suas próprias redes de sinalização molecular. No entanto, ambos também gostariam de interferir na sinalização um do outro. O resultado é que as duas partes efetivamente criam uma super-rede pela qual lutam pelo controle. Em vez de duas redes de sinalização, torna-se uma, involuntariamente compartilhada entre o atacante e o defensor.

A ideia de partilha também surge em Uma resenha de Tansley por Vandenkoornhuyse et al. Eles argumentam: “a microbiota vegetal pode ser vista como um componente facilitador que fornece genes adicionais ao hospedeiro, que estão envolvidos no ajuste às condições ambientais locais”. Isso significa que quando você estuda a planta na natureza, você não vê apenas a planta, mas também o resultado de muitas interações que a planta teve com locais microbiota.

Esse tipo de conversa cruzada é um tema quente no momento. Um dos artigos recentes que chamou muita atenção no Twitter foi Plantas enviam pequenos RNAs em vesículas extracelulares para patógeno fúngico para silenciar genes de virulência por Cai et al. Cai e seus colegas descobriram que plantas ou pelo menos Arabidopsis thaliana pode reduzir a virulência de um atacante, ou Botrytis cinerea pelo menos enviando pequenos RNAs (sRNAs) em exossomos. Isso segue muito trabalho de pessoas descobrindo que sRNAs são produzidos por patógenos para interferir nas plantas. Assim O RNA é usado em ambos os lados para participar de uma luta. No entanto, nem Cai et al. (2018), Weiberg e Jin (2015) nem Wang et al (2016), usam o conceito holobionte.

Eu posso ver o porquê. Esses autores estão todos interessados ​​na batalha planta-patógeno. Se você está estudando algo em que um lado está tentando matar o outro, é um grande salto olhar para eles através de uma lente de simbiose. No entanto, eu me pergunto se entender a comunicação planta-micróbio em um contexto mais amplo como um holobionte poderia sugerir novas abordagens para estudar o conflito planta-patógeno. Esse contexto é o que eu gosto no Nobiri et al.'s papel. Ele adiciona contexto ao trabalho de outras pessoas. Se a ideia do holobionte for bem-sucedida, ela não apaga ou nega outros trabalhos, mas significa que trabalhos anteriores se relacionam com outras pesquisas de maneiras que não aconteciam antes.