As plantas podem contar o tempo, mesmo sem cérebro, e aqui está como

As plantas podem dizer o tempo, mesmo sem cérebro, e veja como
Tenho tempo? Sameer mishra / Shutterstock

Qualquer pessoa que viajou por vários fusos horários e sofreu jet lag vai entender o quão poderoso nosso relógios biológicos são. De fato, todas as células do corpo humano têm seu próprio relógio molecular, capaz de gerar um aumento e queda diários no número de muitas proteínas que o corpo produz ao longo de um ciclo de uma hora 24. O cérebro contém um relógio mestre que mantém o resto do corpo sincronizado, usando sinais de luz dos olhos para manter o tempo com o ambiente.

As plantas têm ritmos circadianos semelhantes que as ajudam a distinguir a hora do dia, preparando as plantas para a fotossíntese antes do amanhecer, ligar mecanismos de proteção térmica antes da parte mais quente do dia e produzindo néctar quando os polinizadores são mais propensos a visitar. E, assim como nos seres humanos, todas as células da planta parecem ter seu próprio relógio.

As plantas podem dizer o tempo, mesmo sem cérebro, e veja como
Nossos olhos e cérebro dependem da luz solar para coordenar a atividade no corpo de acordo com a hora do dia. Yomogi1 / Shutterstock

Mas, diferentemente dos humanos, as plantas não têm cérebro para manter seus relógios sincronizados. Então, como as plantas coordenam seus ritmos celulares? Nosso nova pesquisa mostra que todas as células da planta se coordenam parcialmente através de algo chamado auto-organização local. Efetivamente, as células vegetais comunicam seu tempo com as células vizinhas, de maneira semelhante à cardumes de peixes e bandos de pássaros coordenar seus movimentos interagindo com seus vizinhos.

Pesquisa anterior descobriu que a hora do relógio é diferente em diferentes partes de uma planta. Essas diferenças podem ser detectadas medindo-se o tempo dos picos diários na produção de proteínas do relógio nos diferentes órgãos. Essas proteínas do relógio geram oscilações da hora 24 em processos biológicos.

Por exemplo, as proteínas do relógio ativam a produção de outras proteínas responsáveis ​​pela fotossíntese nas folhas imediatamente antes do amanhecer. Decidimos examinar o relógio em todos os principais órgãos da planta para nos ajudar a entender como as plantas coordenam seu tempo para manter a planta inteira funcionando em harmonia.

O que faz as plantas funcionarem

Descobrimos que em thale agrião (Arabidopsis thaliana), o número de proteínas do relógio atinge seu pico em momentos diferentes em cada órgão. Órgãos, como folhas, raízes e caules, recebem sinais diferentes de seu microambiente local, como luz e temperatura, e usam essas informações para definir seu próprio ritmo de maneira independente.

Se os ritmos de diferentes órgãos estão fora de sincronia, as plantas sofrem com uma espécie de jet lag interno? Enquanto os relógios individuais em diferentes órgãos atingem o pico em momentos diferentes, isso não resulta em completo caos. Surpreendentemente, as células começaram a formar padrões de ondas espaciais, onde as células vizinhas ficam um pouco atrasadas uma após a outra. É um pouco como um estádio ou uma onda “mexicana” de fãs de esportes em pé atrás das pessoas ao lado deles para criar um movimento ondulatório na multidão.

As plantas podem dizer o tempo, mesmo sem cérebro, e veja como
As células vegetais se comunicam entre seus vizinhos para coordenar o tempo. James Locke, Autor fornecido

Nosso trabalho mostra que essas ondas surgem das diferenças entre os órgãos quando as células começam a se comunicar. Quando o número de proteínas do relógio em uma célula atinge o pico, a célula comunica isso aos seus vizinhos mais lentos, que seguem a liderança da primeira célula e também produzem mais proteínas do relógio. Essas células fazem o mesmo com seus vizinhos e assim por diante. Tais padrões podem ser observados em outros lugares da natureza. Algumas espécies de vaga-lumes formam padrões de ondas espaciais quando sincronizar seus flashes com os vizinhos.

A tomada de decisão local pelas células, combinada com a sinalização entre elas, pode ser como as plantas tomam decisões sem um cérebro. Ele permite que células de diferentes partes da planta tomem decisões diferentes sobre como crescer. As células da parte aérea e da raiz podem otimizar separadamente o crescimento para suas condições locais. A parte aérea pode dobrar para onde a luz é desobstruída e as raízes podem crescer em direção à água ou a um solo mais rico em nutrientes. Também poderia permitir que as plantas sobreviver à perda de órgãos por danos ou sendo comido por um herbívoro.

Isso pode explicar como as plantas são capazes de adaptar continuamente seu crescimento e desenvolvimento para lidar com as mudanças em seu ambiente, que os cientistas chamam de "plasticidade". Entender como as plantas tomam decisões não é apenas interessante, ajudará os cientistas a criar novas variedades de plantas que possam responder ao seu ambiente cada vez mais mutável com as mudanças climáticas.A Conversação

Sobre os Autores

Mark Greenwood, PhD Pesquisador em Biologia Celular, Universidade de Cambridge e James Locke, líder do grupo de pesquisa em biologia de sistemas, Universidade de Cambridge

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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