Como uma planta se torna tóxica e por quê? Pode parecer óbvio que uma planta se torna tóxica para se defender, mas investir em defesas químicas não é barato. Portanto, acredita-se que diferentes órgãos terão toxicidade variável, dependendo de seu valor para a planta e da probabilidade de ataque.
Karen Martinez-Swatson e colegas investigaram as defesas de Thapsia garganica, a cenoura mortal. O nome comum pode soar como uma piada, mas os venenos da planta têm um efeito sério em qualquer coisa tola o suficiente para comê-la.
“Os compostos anti-herbivoria da Thapsia garganica são usados há milênios”, disse o coautor do artigo, Christopher Barnes. “Existem registros de antigos romanos usando a planta para fazer dieta e, com a doença e a diarréia que a tapsigargina induz, provavelmente foi bastante eficaz (mas definitivamente não é recomendado). Mais recentemente, a mipsagargina (um pró-fármaco da tapsigargina) estava sendo usada em ensaios clínicos para tratar o câncer de pele. Usando experimentos de laboratório, também há evidências de que a tapsigargina também é extremamente tóxica para muitos eucariotos diferentes”.
O projeto é uma colaboração entre muitos autores, instigada por Martiz-Swatson, explicou Barnes. “O projeto foi derivado do trabalho de doutorado financiado pelo ERC de Karen Martinez-Swatson em todo o gênero Thapsia, já que todos eles produzem thapsigargins. Ela estava interessada na variação dos compostos de defesa entre as espécies, mas também encontrou grandes diferenças nas tapsigarginas dentro de uma única espécie.”
“Seu uso tanto na natureza quanto na sociedade foi o que chamou minha atenção para a planta”, acrescentou Barnes. “Com minha formação em ecologia, eu estava interessado em saber por que as mesmas espécies relativamente próximas podem variar tanto em seus compostos de defesa. Depois de ler a literatura sobre essa variação dentro das espécies nas defesas químicas das plantas, descobri que havia modelos separados para diferentes componentes da variação das plantas (por exemplo, entre diferentes tipos de tecido e variação temporal) e até mesmo modelos múltiplos prevendo a mesma coisa que daria previsões diferentes. Depois de alguma confusão, decidimos que faria mais sentido testar vários modelos simultaneamente e ver qual dava os melhores resultados.
O teste veio em uma pesquisa de cenouras mortais na ilha de Ibiza. A equipe começou a coletar amostras de cenouras mortais em seis locais e testá-las para ver como sua carga química variava. Os resultados podem ser comparados com as previsões dos modelos de defesa vegetal. A teoria da defesa ótima (ODT) argumenta que o investimento em defesa tem um custo no sucesso reprodutivo. O modelo era particularmente interessante, pois fazia previsões sobre quais partes da planta seriam mais protegidas. O ODT sugeriu que as flores, como parte do sistema reprodutivo, estariam mais protegidas em comparação com os tecidos vegetativos.
A hipótese da taxa de crescimento (HTC) analisa como as plantas se regeneram após o ataque de um herbívoro. Se os recursos são escassos e a regeneração é difícil, a HTC prevê que mais recursos serão destinados à defesa. Assim, as cenouras das partes mais pobres em nutrientes da ilha deveriam ser as mais letais. A hipótese do equilíbrio crescimento-diferenciação (HECD) também considera a disponibilidade de recursos, mas com uma abordagem ligeiramente diferente. Em seu artigo, os autores afirmam: "De acordo com a HECD, dois processos regulam todo o uso de fotossintatos pelas plantas. O crescimento refere-se a qualquer processo que exija divisão e alongamento celular substanciais, como a produção de raízes, caules e folhas, enquanto a diferenciação abrange essencialmente todo o resto, incluindo a defesa contra herbívoros... Acredita-se que a escassez de nutrientes e água retarde o crescimento mais do que a fotossíntese. Portanto, à medida que os carboidratos se acumulam na planta, a redução da aptidão para os processos de diferenciação é menor. Hipotetiza-se que crescimento e diferenciação sejam mutuamente exclusivos. Assim, as plantas investem em estratégias baseadas no crescimento em ambientes ricos em recursos (alta competição) e em estratégias baseadas na diferenciação em ambientes com poucos recursos (baixa competição)."
O trabalho de campo foi planejado para ser realizado em três viagens, começando em maio de 2015 e terminando no final de junho. O plano era coletar amostras das cenouras em diferentes estágios do ciclo de vida, como mencionado no artigo: "A amostragem foi planejada para ocorrer aproximadamente antes da frutificação, quando as folhas estão ativas, mas também durante e após a frutificação, quando as folhas já senesceram." Isso não foi totalmente simples.
"O trabalho de campo em Ibiza foi, sem dúvida, divertido", disse Barnes, "é uma ilha incrível com montanhas belíssimas e uma flora fascinante. E, o mais importante, a ilha também faz parte de..." T. garganicaa área de distribuição natural da planta. Ela provou ser incrivelmente difícil de cultivar em estufas, portanto, fazendas estão sendo estabelecidas na ilha, enquanto atualmente a tapsigargina é isolada de sementes de populações selvagens. Certamente, isso trouxe desafios, principalmente o fato de a biomassa aérea morrer no auge do verão, tornando extremamente difícil encontrar cenouras para amostragem durante esse período. Além disso, a planta geralmente é encontrada em pequenos grupos e tem crescimento muito lento. Nossa amostragem foi destrutiva e, portanto, teria um impacto muito grande na população local para que a considerássemos ética.
Então, qual modelo se mostrou o mais preciso? De certa forma, o resultado mais surpreendente não foi a resposta, mas a necessidade de fazer a pergunta, disse Barnes. "Para mim, um dos nossos resultados mais interessantes surgiu antes mesmo de iniciarmos o projeto, ao descobrirmos o quão conflitante era a literatura na previsão da variação intraespecífica das defesas químicas. No futuro, recomendo fortemente que os pesquisadores expandam nosso trabalho, continuando a validar suas descobertas com múltiplos modelos, refinando-as e integrando-as em um único modelo. Além disso, achei fascinante que a T. garganica iniba associações fúngicas."
As plantas têm uma relação complexa com os fungos. Embora muitos possam ser patogênicos, outros podem ser benéficos. Eles podem auxiliar na defesa da planta ou formar redes além das raízes, buscando nutrientes. "Passei muito tempo estudando por que as plantas têm diferentes comunidades de fungos, por exemplo, gastando energia para manter fungos micorrízicos", disse Barnes. "A princípio, fiquei bastante preocupado que nossos resultados de metabarcoding estivessem incorretos, até que testes adicionais confirmaram que as tapsigarginas inibiam o crescimento fúngico. Algo que gostaria de estudar mais no futuro é como algumas plantas simplesmente se desenvolvem melhor sem nenhuma (ou muito poucas) interação com fungos."
Os resultados mostram que ainda não existe um modelo único de defesa vegetal que funcione tanto para os tecidos vegetais quanto para as relações ambientais. Portanto, ainda não há uma maneira fácil de localizar as cenouras mais "mortais". Independentemente disso, a própria planta e os compostos químicos que ela produz continuam sendo de interesse. "Acho que esses compostos são muito interessantes, pois normalmente são biologicamente ativos, ou seja, interagem com os organismos e causam algum tipo de efeito neles. Embora muitos desses efeitos sejam negativos, eles também são uma ótima fonte de medicamentos. Se entendermos por que esses compostos são produzidos, isso significa que podemos otimizar nossa busca por novos medicamentos, por exemplo, analisando compostos usados pelas plantas como defesa contra insetos em ambientes áridos."
