Os pesquisadores da Duke tem estudado algo que acontece muito lentamente para que nossos olhos vejam. Uma equipe do laboratório do bia³logo Philip Benfey queria ver como as raa­zes das plantas penetram no solo. Então, eles montaram uma ca¢mera com sementes de arroz brotando em gel transparente, tirando uma nova foto a cada 15 minutos por vários dias após a germinação.

Quando eles reproduziram suas filmagens a 15 quadros por segundo, comprimindo 100 horas de crescimento em menos de um minuto, eles viram que as raa­zes do arroz usam um truque para ganhar seu primeiro péno solo: suas pontas de crescimento fazem movimentos semelhantes aos de um saca-rolhas, balana§ando e enrolando em um caminho helicoidal.

Usando suas filmagens de lapso de tempo, junto com um roba´ parecido com uma raiz para testar ideias, os pesquisadores ganharam novos insights sobre como e por que as pontas das raa­zes das plantas giram enquanto crescem.

A primeira pista veio de outra coisa que a equipe percebeu: algumas raa­zes não conseguem fazer a dança do saca-rolhas. O culpado, eles descobriram, éuma mutação em um gene chamado HK1 que os faz crescer diretamente para baixo, em vez de circular e serpentear como outras raa­zes fazem.

A equipe também observou que as raa­zes mutantes cresceram duas vezes mais profundas que as normais. O que levantou uma questão: "O que o crescimento mais ta­pico da ponta em espiral faz pela planta?" disse Isaiah Taylor, um pa³s-doutorado associado no laboratório de Benfey em Duke.

Movimentos sinuosos em plantas eram "um fena´meno que fascinava Charles Darwin", mesmo 150 anos atrás, disse Benfey. No caso de tiros, háuma utilidade a³bvia: entrelaa§ar e girar torna mais fa¡cil obter uma pegada enquanto sobem em direção a  luz do sol. Mas como e por que isso acontece nas raa­zes era mais um mistanãrio.

A germinação de sementes éum desafio, dizem os pesquisadores. Para sobreviver, a primeira raiz minaºscula que surge precisa ancorar a planta e sondar para baixo para sugar a águae os nutrientes de que a planta precisa para crescer.

O que os fez pensar: talvez nas pontas das raa­zes esse crescimento em espiral seja uma estratanãgia de busca - uma maneira de encontrar o melhor caminho a seguir, disse Taylor.

Em experimentos realizados no laboratório do professor de física Daniel Goldman na Georgia Tech, observações de raa­zes normais e mutantes de arroz crescendo sobre uma placa de pla¡stico perfurada revelaram que as raa­zes espirais normais tinham três vezes mais probabilidade de encontrar um buraco e crescer para o outro lado.

Colaboradores na Georgia Tech e na Universidade da Califa³rnia, Santa Ba¡rbara construa­ram um roba´ flexa­vel e macio que se desenrola de sua ponta como uma raiz e o solta em uma pista de obsta¡culos que consiste em pinos espaa§ados de maneira irregular.

 

Para criar o roba´, a equipe pegou dois tubos de pla¡stico infla¡veis ​​e os aninhou um dentro do outro. Alterar a pressão do ar empurrou o tubo interno macio de dentro para fora, fazendo com que o roba´ se alongasse da ponta. Contrair pares opostos de "maºsculos" artificiais fez a ponta do roba´ dobrar de um lado para o outro a  medida que crescia.

Mesmo sem sensores ou controles sofisticados, a raiz roba³tica ainda foi capaz de abrir caminho atravanãs dos obsta¡culos e encontrar um caminho atravanãs dos pinos. Mas quando a curvatura lateral parou, o roba´ rapidamente ficou preso contra um pino.

Finalmente, a equipe cultivou sementes de arroz normais e mutantes em uma mistura de terra usada para campos de beisebol, para testa¡-las em obsta¡culos que uma raiz encontraria no solo. Com certeza, enquanto os mutantes tinham problemas para se apoiar, as raa­zes normais com pontas em espiral foram capazes de perfurar.

O crescimento do saca-rolhas da ponta da raiz écoordenado pelo horma´nio vegetal auxina , uma substância de crescimento que os pesquisadores acreditam que pode se mover ao redor da ponta de uma raiz em crescimento em um padrãode onda. O acaºmulo de auxina em um lado da raiz faz com que essas células se alongem menos do que as do outro lado, e a ponta da raiz se curva nessa direção.

As plantas que carregam a mutação HK1 não podem dançar por causa de um defeito na forma como a auxina étransportada de uma canãlula para outra, descobriram os pesquisadores. Bloquear esse horma´nio e as raa­zes perdem a capacidade de girar.

O trabalho ajuda os cientistas a entender como as raa­zes crescem em solo compacto e duro.