Mistério com 100 anos resolvido: como as plantas se enraízam na terra

Uma equipa de cientistas, liderada por investigadores da Universidade de Yale, nos Estados Unidos (EUA) acredita ter finalmente descoberto porque é que as plantas terrestres desenvolveram sistemas vasculares tão complexos – um mistério que se mantém há cerca de um século.

Quando as plantas surgiram, há cerca de 500 milhões de anos, os seus sistemas vasculares eram extremamente simples. As entranhas das suas raízes e caules pareciam uma espécie de feixes de palhinhas, que atraíam água e nutrientes do ambiente circundante.

Contudo, como referiu o Science Alert, há cerca de 420 milhões de anos, este sistema simples de sucção de água sofreu mudanças significativas, dividindo gradualmente as “palhinhas” em formas, estruturas e tamanhos mais elaborados.

Durante cerca de 100 anos, os cientistas não sabiam porque é que a evolução favoreceu estes interiores mais intrincados, mas uma nova análise do registo fóssil sugere um sistema vascular mais moderno, com maior tolerância à seca. A falta de água pode ter sido o que primeiro motivo que levou as plantas a se moldarem.

As primeiras plantas terrestres eram pequenas e pouco complexas. Não tinham sistemas radiculares, o que significa que estavam confinadas a áreas com água em abundância. À medida que as plantas começaram a mover-se mais para o interior, para zonas mais áridas, precisaram de novas formas de capturar água, luz solar e nutrientes, protegendo-se simultaneamente da evaporação e desidratação.

Foi aí que os ramos e raízes vieram a calhar. Mas ao mesmo tempo, estas estruturas criaram novos desafios.

Durante a seca, as plantas podem facilmente secar, criando uma bolha de vapor, como uma espécie de embolia, que bloqueia o fluxo de água através das raízes.

Nos sistemas vasculares simples e primitivos, uma bolha de ar dentro de uma planta pode facilmente espalhar-se para outros canais ou “palhinhas”, criando um bloqueio que impede a entrada de mais água e nutrientes. O resultado pode desencadear a morte do tecido e até mesmo da planta.

The core idea: if xylem conduits are all packed together as in the first vascular plants, embolism spreads easily through the tissue during drought and cuts off water transport.

More complex xylem shapes can slow embolism spread and save a plant’s life (explanation below).

2/10 pic.twitter.com/Qch8zZCLYY

— Martin Bouda (@BoudaLab) November 10, 2022

Num estudo publicado recentemente na Science, modelando os vários sistemas vasculares de algumas plantas modernas e extintas preservadas no registo fóssil, os investigadores concluíram que um padrão vascular mais elaborado permite isolar as bolhas de ar.

Quando as palhetas que compõem o sistema vascular de uma planta são separadas em padrões, as simulações sugerem que as bolhas de ar têm menos vizinhos aos quais consegue chegar. A seca faz parte de um sistema de seleção “teoricamente sólido” para o sistema vascular das plantas.

“Cada vez que uma planta se desvia desse sistema vascular cilíndrico, cada vez que muda um pouco, a planta recebe uma recompensa na sua capacidade de sobreviver à seca”, explicou o fisiologista vegetal Craig Brodersen, da Escola do Ambiente de Yale.

“E se essa recompensa estiver constantemente presente, então vai forçar as plantas a afastarem-se do antigo sistema vascular cilíndrico em direção a estas formas mais complexas”, continuou.

O investigador acrescentou que “ao fazer estas pequenas mudanças, as plantas resolveram um problema muito cedo na história da Terra, caso contrário as florestas que vemos hoje simplesmente não existiriam”.

As descobertas não só revelaram aspetos interessantes do passado do nosso planeta, como ajudaram a explicar de que forma foi criada a vasta gama de formas vasculares vistas nas plantas atuais.

Esta nova compreensão de como as plantas lidam com a seca poderá um dia ajudar os investigadores a preparar a flora para as rápidas alterações climáticas.

Se os especialistas conseguirem descobrir como criar melhores sistemas radiculares e vasculares, algumas culturas poderão ser capazes de nos alimentar por muito tempo no futuro.