Árvores que respiram à noite

À medida que as temperaturas sobem e as secas se tornam mais frequentes, os cientistas procuram formas de ajudar as plantas a sobreviver com menos água. Algumas árvores tropicais talvez já contenham parte da resposta.

Investigadores da Universidade de Viena descobriram como certas árvores do género *Clusia* desenvolveram uma forma invulgar de fotossíntese que lhes permite absorver dióxido de carbono durante a noite, ao mesmo tempo que conservam humidade durante o dia.

Publicado na Nature Communications, o estudo revela como milhões de anos de alterações genéticas produziram diferentes estratégias de poupança de água dentro do mesmo grupo de árvores tropicais.

Um Mistério da Fotossíntese

A maioria das plantas absorve dióxido de carbono através de poros minúsculos chamados estomas, que geralmente abrem durante o dia. No entanto, estas aberturas também permitem que a água escape por evaporação.

Para as plantas que crescem em condições secas, isto cria um equilíbrio delicado entre a captura de dióxido de carbono e a conservação da humidade.

Algumas árvores tropicais resolvem este problema abrindo os seus estomas à noite, quando as temperaturas são, em geral, mais baixas e a evaporação é menor.

Armazenam o dióxido de carbono absorvido sob a forma de ácido málico, libertando-o internamente durante o dia para a realização da fotossíntese. Este processo é conhecido como metabolismo ácido das crassuláceas, ou CAM.

Uma Descoberta com Raízes Profundas

O comportamento invulgar das árvores do género *Clusia* chamou a atenção da comunidade científica pela primeira vez há mais de dois séculos. Por volta de 1800, o naturalista Alexander von Humboldt observou que uma folha de uma árvore tropical, ao ser submersa em água, não libertava as bolhas de oxigénio que esperava ver durante o dia.

Hoje, os cientistas compreendem que as plantas com metabolismo CAM conseguem manter os seus estomas fechados durante o dia, continuando, ainda assim, a utilizar o dióxido de carbono armazenado para a fotossíntese.

Contudo, a forma exacta como essa capacidade evoluiu entre as diferentes espécies de *Clusia* permaneceu incerta.

Três árvores, estratégias diferentes

Para investigar, os investigadores compararam os genomas de três espécies: *Clusia rosea*, *Clusia minor* e *Clusia major*. Examinaram também como estas árvores respondiam a variações na disponibilidade de água, em condições de estufa que simulavam o ambiente natural. Os resultados revelaram diferenças acentuadas.

A *Clusia rosea* utiliza uma forma robusta de metabolismo CAM, armazenando quantidades substanciais de dióxido de carbono durante a noite. A *Clusia minor* ativa este processo principalmente quando as condições ambientais se tornam stressantes. Já a *Clusia major* combina a captação convencional de dióxido de carbono durante o dia com o metabolismo CAM, criando uma estratégia híbrida e flexível. Estas diferenças demonstram como árvores estreitamente relacionadas podem desenvolver respostas distintas à escassez de água.

Como os genes ancestrais se transformaram

Os investigadores descobriram que as três espécies passaram, no passado, por eventos de duplicação do genoma, o que deixou os seus antepassados ​​com cópias extra de material genético.

Ao longo de milhões de anos, estes genomas expandidos sofreram uma profunda reorganização. Alguns genes duplicados desapareceram, outros tornaram-se inativos e certos genes desenvolveram novas funções. O autor principal, Hannes Kramml, explicou que esta reconfiguração evolutiva afetou genes envolvidos no armazenamento de dióxido de carbono durante a noite.

O líder da investigação, o professor Wolfram Weckwerth, acrescentou que a extensa reorganização dos genomas duplicados ajuda a explicar porque é que as espécies de *Clusia* desenvolveram estratégias fotossintéticas tão variadas.

As descobertas sugerem que o metabolismo CAM evoluiu através de múltiplas alterações genéticas, e não por um único evento evolutivo simples.

Poderá ajudar as futuras culturas agrícolas?

As plantas CAM conseguem utilizar a água de forma mais eficiente do que as plantas que dependem inteiramente da fotossíntese convencional. Compreender os genes e os processos metabólicos por detrás desta vantagem poderá, no futuro, ajudar os investigadores a desenvolver culturas agrícolas mais bem adaptadas a ambientes secos.

No entanto, a transferência destes mecanismos complexos para plantas de interesse agrícola exigiria uma investigação adicional substancial. O estudo analisou árvores tropicais, em vez de testar culturas geneticamente modificadas; por isso, as aplicações práticas na agricultura permanecem como uma possibilidade a longo prazo.

Uma lição da natureza

As descobertas revelam como a flexibilidade evolutiva pode ajudar as plantas a adaptarem-se a ambientes desafiantes. Ao compreender como as árvores tropicais conservam a água, mantendo a fotossíntese, os cientistas podem descobrir novas abordagens para melhorar a resiliência agrícola.

À medida que as alterações climáticas aumentam a pressão sobre a produção global de alimentos, estas árvores notáveis ​​oferecem pistas valiosas sobre a forma como as plantas sobrevivem quando a água se torna escassa.