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As plantas desenvolveram complexidade em duas explosões - com um hiato de 250 milhões de anos
A pesquisa usa uma métrica nova, mas simples, para classificar a complexidade da planta com base no arranjo e no número de peças básicas em suas estruturas reprodutivas.
Por Stanford University - 17/09/2021


Uma flor de lírio africano (Agapanthus africanus) é quebrada em suas partes componentes. De acordo com uma nova classificação de complexidade da planta, um lírio africano possui 12 tipos de partes em sua estrutura reprodutiva, algumas das quais estão na semente ou dentro do ovário e não são retratadas aqui. Em comparação, uma samambaia típica tem um tipo de parte reprodutiva. (Crédito da foto: Andrew Leslie). Crédito: Andrew Leslie

Um estudo conduzido por Stanford revela que, em vez de evoluir gradualmente ao longo de centenas de milhões de anos, as plantas terrestres sofreram grande diversificação em duas explosões dramáticas, com 250 milhões de anos de intervalo. A primeira ocorreu no início da história das plantas, dando origem ao desenvolvimento das sementes, e a segunda ocorreu durante a diversificação das plantas com flores.

A pesquisa usa uma métrica nova, mas simples, para classificar a complexidade da planta com base no arranjo e no número de peças básicas em suas estruturas reprodutivas. Enquanto os cientistas há muito supõem que as plantas se tornaram mais complexas com o advento das sementes e flores, as novas descobertas, publicadas em 17 de setembro na revista Science , oferecem uma visão sobre o momento e a magnitude dessas mudanças.

"O mais surpreendente é esse tipo de estase, esse patamar de complexidade após a evolução inicial das sementes e, em seguida, a mudança total que aconteceu quando as plantas com flores começaram a se diversificar", disse o autor do estudo Andrew Leslie, professor assistente de ciências geológicas na Universidade de Stanford Escola de Ciências da Terra, Energia e Ambientais (Stanford Earth). "As estruturas reprodutivas parecem diferentes em todas essas plantas, mas todas têm aproximadamente o mesmo número de partes durante a estase."

Uma comparação incomum

As flores são mais diversificadas do que qualquer outro grupo de plantas, produzindo cores, cheiros e formas que nutrem os animais e deleitam os sentidos. Eles também são complexos: pétalas, anteras e pistilos se entrelaçam em arranjos precisos para atrair polinizadores e induzi-los a espalhar pólen de uma flor para outra.

Essa complexidade torna difícil para os cientistas comparar plantas com flores a plantas com sistemas reprodutivos mais simples, como samambaias ou algumas coníferas. Como resultado, os botânicos há muito se concentram nas características dos grupos familiares e, normalmente, estudam a evolução em plantas sem flores, separadamente de seus parentes com flores mais intrincados.

Leslie e seus coautores superaram essas diferenças projetando um sistema que classifica o número de diferentes tipos de partes em estruturas reprodutivas com base apenas na observação. Cada espécie foi pontuada de acordo com quantos tipos de partes ela possui e o grau em que exibiu agrupamento dessas partes. Eles categorizaram cerca de 1.300 espécies de plantas terrestres de cerca de 420 milhões de anos atrás até o presente.

"Isso conta uma história muito simples sobre a evolução reprodutiva das plantas em termos de forma e função: quanto mais funções as plantas têm e quanto mais específicas, mais partes têm", disse Leslie. "É uma maneira útil de pensar sobre mudanças em larga escala que abrangem toda a história da planta."
 
De arbustos a flores

Quando as plantas terrestres se diversificaram no início do Devoniano, há cerca de 420 milhões a 360 milhões de anos, a Terra era um mundo mais quente, desprovido de árvores ou animais vertebrados terrestres. Aracnídeos como escorpiões e ácaros vagavam pela terra entre plantas curtas e irregulares e o organismo terrestre mais alto era um fungo de 6 metros que lembrava um tronco de árvore. Depois do Devoniano, grandes mudanças ocorreram no reino animal: animais terrestres evoluíram para ter corpos grandes e dietas mais variadas, insetos diversificados, dinossauros apareceram - mas as plantas não viram uma grande mudança na complexidade reprodutiva até que desenvolveram flores.

"A polinização por insetos e a dispersão de sementes de animais podem ter aparecido há 300 milhões de anos, mas só nos últimos 100 milhões de anos essas interações realmente intrincadas com os polinizadores estão gerando essa super alta complexidade nas plantas com flores", disse Leslie. "Houve um longo período de tempo em que as plantas poderiam ter interagido com os insetos da mesma forma que as plantas com flores fazem agora, mas não com o mesmo grau de complexidade."

No final do Cretáceo, cerca de 100 a 66 milhões de anos atrás, a Terra se parecia mais com o planeta que conhecemos hoje - um pouco como o Parque Nacional de Yosemite, sem as árvores e arbustos floridos. A segunda explosão de complexidade foi mais dramática que a primeira, enfatizando a natureza única das plantas com flores, de acordo com Leslie. Esse período deu origem a plantas como o maracujá, que pode ter 20 tipos diferentes de partes, mais do que o dobro do número encontrado em plantas sem flor.

Os pesquisadores classificaram 472 espécies vivas, parte das quais Leslie realizou dentro e ao redor do campus de Stanford simplesmente separando plantas locais e contando seus órgãos reprodutivos. A análise inclui plantas terrestres vasculares - tudo, exceto musgos e algumas plantas primitivas que carecem de tecido de suporte para a condução de água e minerais.

"Uma coisa que argumentamos neste artigo é que essa classificação simplesmente reflete sua diversidade funcional", disse Leslie. "Eles basicamente dividem seu trabalho para serem mais eficientes em fazer o que precisam fazer."

 

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