Science Tips 100 – As plantas piscam: Procedendo com cautela na luz solar | Amigos do Weizmann
As plantas piscam: Procedendo com cautela na luz solar
Assim como os olhos se ajustam às mudanças de claridade, as plantas contam com mecanismos sensíveis que protegem suas folhas de mudanças rápidas na radiação
As plantes dispõem de mecanismos de controle que lembram os sentidos do ser humano. Segundo um novo estudo do Instituto Weizmann de Ciências, as plantas ajustam sua fotossíntese às mudanças rápidas de claridade, utilizando um sistema sofisticado de sensores , muito semelhante à forma como o olho humano reage às variações da claridade. Essa regulagem semelhante aos recursos sensoriais, funciona com baixas intensidades de luz, quando os mecanismos de fotossíntese são mais eficientes, mas também ficam mais vulneráveis a aumentos repentinos da claridade.
Uma visão amplamente aceita é a de que, como a planta tem mais energia para o seu crescimento na mesma proporção da quantidade de luz solar que ela absorve, a fotossíntese tende a acelerar proporcionalmente à intensidade da luz solar. Somente quando atinge um nível em que a radiação excessiva causa "queimaduras de sol" nocivas, a planta ativaria seus mecanismo de reparação e reduziria o ritmo da fotossíntese. O Prof. Avihai Danon, do Departamento de Ciências Botânicas e Ambientais e seus colegas avaliaram a fluorescência das plantas (luz reemitida por fotossíntese não produtiva, utilizada como intermediário não intrusivo para medir os níveis de fotossíntese) sob baixa exposição à luz, e se surpreenderam ao perceberem um padrão de "vaivém".
Danon começou a trabalhar em colaboração com o Prof. Uri Alon do Departamento de Biologia Celular e Molecular, cujo laboratório estuda as redes e circuitos biológicos, entre os quais, os do corpo humano. A equipe – Avichai Tendler (do laboratório de Alon) e os Drs. Bat Chen Wolf e Vivekanand Tiwari (do laboratório de Danon) – expuseram espécimes de Arabidopsis thaliana, plantas-modelo da família da mostarda, a uma série de gradações de luminosidade, passo a passo, de dez minutos cada, na faixa baixa a moderara, mais ou menos equivalente à luz matinal – ou seja, abaixo do nível que causaria estresse nas plantas.
Conforme publicado na revista iScience, os cientistas perceberam que a fluorescência, em vez de se elevar de forma estável quando a luminosidade aumentava, apresentava um breve pico a cada gradação, e em seguida voltava ao nível inicial. A cada medição, o pico era inferior ao da etapa anterior. Isto ocorreu porque, segundo constataram os pesquisadores, quando a luz aumentava, menos fótons chegavam ao centro de reação fotossintética da planta do que se esperava devido à intensidade da luz. A cada gradação, os pesquisadores tinham de duplicar a intensidade da luz para produzir o mesmo pico de fluorescência da etapa anterior – padrão típico de mecanismos sensoriais em bactérias, animais e seres humanos.
Essas constatações comprovam que sob condições de luminosidade fraca, os mecanismos de controle da fotossíntese se parecem com os que funcionam em sistemas sensoriais como, por exemplo, a visão humana. Quando as pupilas se ajustam à claridade, esses ajustes não apenas protegem a retina, mas asseguram a
sensibilidade em relação aos arredores, apesar das alterações nas condições de luminosidade. Quando as pupilas se contraem, distinguimos apenas altos contrastes na iluminação. Em condições de baixa luminosidade, por exemplo, ao anoitecer, as pupilas se expandem, permitindo a entrada de mais luz e nos capacitando a identificar objetos que diferem uns dos outros apenas ligeiramente quanto estão refletindo a
luz. Da mesma forma, as antenas da fotossíntese – os complexos de moléculas de proteínas e clorofila que absorvem a luz nas plantas – se contraem contra a luz forte e se expandem sob condições de baixa luminosidade. Assim como ocorre com as pupilas, quando as antenas se expandem, elas absorvem a luz com maior eficiência e ficam mais sensíveis a pequenas variações na intensidade da luz – porém também se
tornam mais vulneráveis às mudanças, principalmente as mais repentinas.
"As plantas controlam a fotossíntese com cuidado, de forma que sacrificam a eficiência em curto prazo para o bem da estabilidade em longo prazo" – disse Danon. "De certa forma, os mecanismos da fotossíntese atuam como "sensores" do meio ambiente, fazendo ajustes rápidos conforme a quantidade de luz absorvida, antes que a situação saia do seu controle, em vez de lidar com a atividade de forma descontrolada e nociva".
Os controles recém-descobertos agem com rapidez, ganhando tempo para que os mecanismos reguladores da fotossíntese, mais lentos, se adaptem às condições que surgirem. Esta primorosa estratégia de sobrevivência é uma das formas como as plantas aproveitam ao máximo a luz do sol sob condições de variação rápida ao ar
livre, por exemplo, quando nuvens passam, ou quando o vento altera o ângulo das folhas em relação à posição do sol.
O Prof. Avihai Danon é o titular da cátedra profissional de Henry e Bertha Benson.
A pesquisa do Prof. Uri Alon tem o apoio do Centro de Pesquisas em Biologia de Sistemas da Célula Humana da
Família Kahn; do Instituto Sagol de Pesquisa em Longevidade; do Centro Braginsky para a interface entre as
ciências exatas e humanas; o Programa Zuckerman de Liderança em STEM; da Fundação Rising Tide; do
Conselho Europeu de Pesquisa; e da Família Leff. O Prof. Alon é o titular da cátedra profissional de Abisch-