Ao estudar Marchantia polymorpha, uma planta semelhante às primeiras plantas terrestres, uma equipe internacional, liderada por cientistas da Universidade de Genebra (UNIGE), destaca a evolução dos mecanismos fundamentais de percepção dos UV-B e das estratégias de adaptação das plantas ao estresse luminoso.
A hepática-das-fontes (Marchantia polymorpha) é uma planta terrestre antiga que cresce em ambientes constantemente úmidos e sombreados.
© UNIGE
Numa época em que as mudanças climáticas alteram as condições de exposição à radiação solar, esses resultados, publicados na revista Plant Physiology, fornecem informações valiosas.
Indispensável para a fotossíntese, que permite às plantas produzir moléculas orgânicas (açúcares) e induzir a produção de oxigênio, a luz também pode ter efeitos deletérios sobre elas. Assim como nos seres humanos, os UV-B podem causar lesões no DNA ou nas membranas celulares e também danificar os mecanismos responsáveis pela fotossíntese.
Ao longo da evolução, as plantas desenvolveram um sistema baseado em um fotorreceptor-chave, o UVR8, para se proteger dos raios UV-B. Quando esse sensor os absorve, ele desencadeia uma cascata de reações moleculares que alteram a expressão de muitos genes e a produção de moléculas envolvidas na proteção e na aclimatação.
Nas plantas com flores modernas, especialmente a Arabeta-dos-campos, essa via de sinalização envolve várias proteínas reguladoras que controlam a expressão de muitos genes relacionados ao crescimento e à tolerância ao estresse luminoso. Mas como esse mecanismo de defesa se desenvolveu ao longo da evolução?
O laboratório de Roman Ulm, professor titular do Departamento de Ciências Vegetais da Seção de Biologia da Faculdade de Ciências da UNIGE, estudou a hepática-das-fontes (Marchantia polymorpha), uma espécie de uma linhagem que surgiu há mais de 400 milhões de anos, quando as primeiras plantas começaram a colonizar as terras emersas.
Se os "blocos" fundamentais do sistema já estavam em vigor muito cedo na evolução das plantas, sua organização e regulação foram progressivamente remodeladas.
Um sistema de defesa ancestral
Os cientistas mostram que o mecanismo fundamental de ativação do UVR8 é notavelmente conservado entre Marchantia e as plantas com flores atuais. Esse núcleo ancestral inclui especialmente a ativação do fotorreceptor UVR8 pelos UV-B, bem como seu mecanismo de desativação.
No entanto, o estudo também evidencia uma evolução importante nas interações entre esses componentes. "Nossos trabalhos mostram que em Marchantia polymorpha, algumas proteínas reguladoras desempenham papéis diferentes daqueles observados em plantas mais recentes.
Por exemplo, a proteína SPA, que atua com o regulador central COP1 no controle do crescimento das plantas na Arabeta, desempenha um papel muito diferente em Marchantia. Enquanto ela participa fortemente na regulação do desenvolvimento nas plantas com flores, sua influência parece muito mais limitada nessa hepática ancestral. Os mutantes de Marchantia desprovidos de SPA apresentam até uma tolerância aumentada aos UV-B, sugerindo que essa proteína atua aqui como um freio à resposta protetora", explicam Yuanke Liang e Roman Podolec, pós-doutorandos no laboratório de Roman Ulm e co-primeiros autores do estudo.
"Nossos resultados sugerem que, se os 'blocos' fundamentais do sistema já estavam em vigor muito cedo na evolução das plantas, sua organização e regulação foram progressivamente remodeladas", resume Roman Ulm.
Ao trazer uma nova luz sobre a evolução dos mecanismos de adaptação à luz, este estudo contribui para uma melhor compreensão da resiliência das plantas frente aos estresses ambientais. Num contexto de mudanças climáticas, esses conhecimentos podem ajudar a antecipar as respostas dos vegetais à evolução das condições luminosas.