As plantas são, em sua maioria, verdes, pelo menos em alguma parte de seus corpos. A razão pela qual eles são verdes se deve aos cloroplastos, as organelas que gerenciam a fotossíntese. Às vezes, porém, uma planta pode desistir da fotossíntese e se tornar um heterótrofo, um organismo que obtém seu alimento de outro lugar. Por exemplo, algumas plantas são parasitas. Eles pegam os nutrientes de que precisam para crescer tocando em outra planta. Outros roubam comida de fungos.
plantas do genero Epirixante (Polygalaceae) são um exemplo de uma planta que explora fungos, um micoheterotrófico. As plantas pertencem à família Milkwort e são dicotiledôneas, portanto, não são tipicamente o tipo de planta que você encontraria como heterótrofa. A Dra. Gitte Petersen explicou como estranho Epirixante são. “Todas as espécies do gênero Epirixante são extremamente diferentes de seus parentes mais próximos, que são plantas fotossintéticas verdes normais. Em contraste Epirixante as espécies são pequenas e pálidas – realmente imperceptíveis. Por alguma razão desconhecida, a micoheterotrofia é muito mais comum entre as monocotiledôneas e particularmente conhecida nas orquídeas. No entanto, a micoheterotrofia também se desenvolveu em três famílias de eudicotiledôneas: Ericaceae, Gentianaceae e Polygalaceae, esta última incluindo Epirixante. Do ponto de vista evolutivo, é relevante comparar todos os grupos que evoluem independentemente, sejam eles monocotiledôneas ou não. Ao comparar linhagens que evoluem independentemente, podemos entender padrões evolutivos comuns, em vez de apenas descrever características únicas”.
Ser capaz de eliminar a fotossíntese significa que não há necessidade de verde no caule da flor. Isso faz com que a planta pareça pálida e insalubre. Você pode pensar que a planta alterou seus genes para reduzir a presença do verde e estaria meio certo. Gitte Petersen e seus colegas analisaram o efeito da heterotrofia não nos genes da planta, mas nos genes dos plastídios.
As células vegetais são complexas. A maior parte do DNA fica no núcleo, como seria de esperar, mas não todo. Algum DNA é encontrado nas mitocôndrias. Essas organelas são as usinas de energia da célula e funcionam como uma célula dentro de uma célula. Eles têm seu próprio DNA e se reproduzem separadamente para a célula vegetal como um todo. Outra organela com DNA próprio é o cloroplasto.
O cloroplasto é a organela que ajuda a converter luz solar, gases e água em alimentos. Quando uma planta obtém seu alimento de outro lugar, o cloroplasto é excedente às necessidades. Então, o que acontece com seu DNA? Por que o caráter do genoma mudaria dramaticamente quando uma planta se torna heterótrofa? O Dr. Petersen diz que a perda de verde se deve à falta de uso. “Quando as plantas se tornam heterotróficas, elas não precisam fazer a fotossíntese sozinhas. Eles apenas roubam o que precisam de seu hospedeiro! Como o genoma do cloroplasto abriga um grande número de genes envolvidos na fotossíntese, eles não são mais necessários e gradualmente se degradam. Embora os genomas de cloroplastos que vimos em Epirixante são de fato reduzidos, eles ainda são muito maiores e mais intactos em comparação com um micoheterotrófico monocotiledônea, Sciaphila tailandesa, que sequenciamos há pouco. esta espécie tinha um dos menores genomas de cloroplastos já descobertos. "
Enquanto o Epirixante os autores examinaram se tornaram micoheterotróficos, as plantas não reagiram da mesma maneira. Em seu artigo, Petersen e seus colegas concluem: “Os plastomas de Epirixante degradam amplamente de acordo com o padrão descrito de outras linhagens de plantas micoheterotróficas e parasitas não fotossintéticas. No entanto, é notável que a degradação ocorra em velocidades muito diferentes nas linhagens irmãs desse gênero”. Petersen disse que a planta era surpreendente, paradoxalmente, em quão divergentes e também em quão normais eram os genomas dos plastídeos. “Toda vez que sequenciamos uma nova planta heterotrófica, temos uma mente muito aberta e poucas expectativas. Eles continuam surpreendendo. Então em Epirixante, a surpresa foi a estrutura incomum do genoma do cloroplasto. Não tínhamos ideia de que as duas espécies seriam tão diferentes, mas agora descobrimos que seria fascinante ver como são as espécies restantes.”
“No que diz respeito ao genoma mitocondrial, ficamos muito surpresos ao ver como ele é normal. As plantas têm genomas mitocondriais extraordinariamente diversos, viscos - outro tipo de heterótrofo - sendo alguns dos mais estranhos. Mas, Epirixante simplesmente não tem nenhuma característica especial.”
Com tão poucos dicotiledôneas micoheterotróficos, pode parecer que o estudo de Epirixante pode ser um nicho. Porém, ao contrário, promete ser outra perspectiva sobre problemas semelhantes enfrentados por outras usinas. Petersen vê Epirixante como um contraste útil muito além de outros micoheterotróficos. “As comparações também podem ser feitas com monocotiledôneas micoheterotróficas ou mesmo com outro tipo de planta heterotrófica: as plantas parasitas, que parasitam diretamente uma planta hospedeira. As plantas parasitas que perdem a fotossíntese mostram padrões quase completamente semelhantes de evolução do cloroplasto. Assim, acho que veremos mais estudos juntando resultados de estudos de plantas parasitárias e micoheterotróficas. Mas os maiores avanços científicos podem vir de estudos de genomas completos. Dados os avanços nas técnicas de sequenciamento, veremos cada vez mais estudos abordando genomas nucleares completos, fazendo a pergunta: quais são as consequências evolutivas da heterotrofia no nível genômico?”
