Prepare-se para uma história picante sobre o sexo das plantas.

Pesquisadores de Harvard descobriram que as cicas — uma antiga linhagem de plantas com sementes — aquecem seus órgãos reprodutivos para atrair besouros polinizadores, que por sua vez desenvolveram sensores infravermelhos especializados. Primeiro, as cicas masculinas aquecem seus cones de pólen para atrair os besouros, e então as plantas femininas aquecem, atraindo os insetos e, assim, transferindo o material genético para fertilizar as sementes.

O novo estudo , publicado na quinta-feira como matéria de capa da revista Science, mostra que a radiação infravermelha é um sinal de polinização, muito mais antigo do que as cores vibrantes que posteriormente se tornaram dominantes entre as plantas com flores.

“Isso basicamente adiciona uma nova dimensão de informação que plantas e animais usam para se comunicar, algo que não sabíamos muito antes”, disse a autora principal, Wendy Valencia-Montoya , Ph.D. '25, pesquisadora júnior da Harvard Society of Fellows. “Sabíamos do cheiro e da cor, mas não sabíamos que o infravermelho poderia funcionar como um sinal de polinização.”

Na verdade, o calor pode ser um dos modos de comunicação mais antigos entre animais e plantas, antecedendo até mesmo os dinossauros.

“Muito antes das pétalas e dos perfumes”, disse Valencia-Montoya, “as plantas e os besouros se encontravam sentindo o calor”.

As descobertas lançam nova luz sobre a antiga aliança entre plantas e polinizadores e culminam uma pesquisa científica que se estendeu por mais de uma década, desde que Valencia-Montoya começou a estudar cicas como estudante de graduação na Colômbia.

Há muito se sabe que muitas espécies de plantas aquecem seus cones de polinização ou flores acelerando seu metabolismo.

“Mas todos presumiam que o calor servia principalmente para ajudar na volatilização dos aromas”, disse Valencia-Montoya, que achou intrigante que as plantas investissem tanta energia na produção de calor.

Após ingressar em Harvard para cursar seu doutorado, ela planejava continuar sua pesquisa sobre cicadáceas na América do Sul, mas foi obrigada a ajustar seus planos durante a pandemia. Em vez disso, conduziu a maior parte de sua pesquisa no Montgomery Botanical Center, na Flórida.

Seu trabalho foi supervisionado pelo Professor Nicholas Bellono, de Biologia Molecular e Celular, e por Naomi Pierce , Professora Hessel de Biologia no Departamento de Biologia Organísmica e Evolutiva e no Museu de Zoologia Comparada (ambos coautores do novo artigo).

Sendo as plantas com sementes mais antigas conhecidas e polinizadas por animais, as cicas são por vezes chamadas de "fósseis vivos" e há muito despertam fascínio entre os biólogos. As plantas têm troncos robustos e copas de folhas plumosas, assemelhando-se a palmeiras e fetos, mas não são parentes próximas de nenhuma delas.

As cicadáceas surgiram há cerca de 275 milhões de anos e atingiram o pico de sua diversidade há cerca de 150 milhões de anos, durante o período Jurássico. Elas foram amplamente suplantadas pelo surgimento das plantas com flores, que se tornaram o grupo dominante nos últimos 70 milhões de anos.

Atualmente, restam cerca de 300 espécies de cicas, a maioria delas classificadas como ameaçadas de extinção.

As cicas são chamadas plantas dióicas porque possuem indivíduos masculinos e femininos, que se distinguem pelos seus cones reprodutivos. Os cones masculinos produzem pólen, e os cones femininos contêm óvulos que, se fertilizados, se desenvolvem em sementes.

No novo estudo, Valencia-Montoya e seus colegas se concentraram na Zamia furfuracea, uma cícada de 1,20 metro de altura nativa do México, comumente chamada de "palmeira de papelão". Como todas as cícadas, ela tem uma relação simbiótica exclusiva com sua própria espécie de besouro polinizador — Rhopalotria furfuracea, um pequeno gorgulho marrom de focinho comprido.

Em uma relação de polinização do tipo "atração e repulsão", as cicas utilizam uma combinação de sinais, incluindo calor, odor e umidade, para atrair besouros que se alimentam do pólen nos cones masculinos. Em determinado momento, esses sinais se tornam tão intensos que os besouros são repelidos das plantas masculinas e atraídos para os cones femininos ovulantes.

“É como um cara que usa perfume para sair num encontro”, explicou Pierce. “Um pouco pode ser agradável, mas em excesso fica repulsivo.” Ao migrar entre as plantas, os besouros transmitem o pólen masculino e fertilizam as sementes das plantas femininas.

Mas qual foi o papel do calor nessa relação ancestral?

Valencia-Montoya e seus colegas obtiveram imagens térmicas e descobriram que a produção de calor das cícadas se concentrava nos cones. As partes que contêm os órgãos reprodutivos, os esporófilos, apresentavam altas concentrações de mitocôndrias produtoras de energia. A Zamia furfuracea conseguia aquecer seus cones a 46 graus Fahrenheit acima da temperatura ambiente, mas outras cícadas podiam atingir temperaturas ainda maiores.

Os pesquisadores examinaram 17 espécies de cicas e descobriram que todas seguiam um padrão circadiano no final do dia, com os cones masculinos aquecendo e depois esfriando, e os cones femininos aquecendo três horas depois.

Em seguida, Valencia-Montoya e seus colegas rastrearam os movimentos dos besouros polinizadores, marcando-os com corantes fluorescentes ultravioleta e observando-os à noite enquanto se deslocavam entre as plantas em um campo aberto.

Os besouros foram atraídos pelas partes mais quentes dos cones — primeiro os machos, depois as fêmeas.

“Essa foi uma das primeiras evidências convincentes de que isso provavelmente está relacionado à polinização”, disse Bellono. “As plantas masculinas e femininas estavam, na verdade, aquecendo de maneira controlada pelo ritmo circadiano — e pudemos ver que isso coincidia com o movimento dos besouros.”

Em seguida, os pesquisadores investigaram os polinizadores: como os besouros percebiam o calor?

Nos insetos, os principais órgãos sensoriais são as sensilas, estruturas semelhantes a pelos presentes nas antenas. Utilizando técnicas como microscopia eletrônica, eletrofisiologia e transcrições de genes expressos nas células, os pesquisadores descobriram que as pontas das antenas dos besouros possuem órgãos termossensíveis especializados, repletos de neurônios sensíveis ao calor.

Um dos principais sensores moleculares foi a proteína TRPA1, que também é utilizada por cobras e mosquitos para detectar presas de sangue quente.

Esses órgãos foram calibrados para a temperatura de aquecimento específica da cícada. Os pesquisadores examinaram outra espécie de besouro e descobriram que ela também possuía uma faixa sensorial ajustada com precisão à temperatura de aquecimento específica de seu hospedeiro, a cícada.

Os pesquisadores acreditam que a geração de calor evoluiu perto das origens das cicas, há cerca de 275 milhões de anos, e pode estar entre os sinais de polinização mais antigos conhecidos.

Até agora, acreditava-se que a polinização por atração e repulsão era impulsionada principalmente pelo olfato. O novo estudo sugere que essa relação provavelmente também foi intensa desde o início.

Plantas produtoras de calor tendem a ser de linhagens antigas (as cicadáceas representam cerca de metade delas). Mas a produção de calor é metabolicamente dispendiosa, então provavelmente tornou-se parte de uma compensação evolutiva com outros sinais de polinização.

No grande esquema da evolução das plantas, a importância do calor diminuiu e a cor aumentou. Eventualmente, as cicas de cores opacas foram superadas pela explosão de plantas floríferas coloridas — e seus polinizadores, como abelhas e borboletas, desenvolveram sentidos visuais mais apurados.

O fato de o sinal infravermelho ter permanecido sem ser reconhecido por tanto tempo provavelmente reflete nosso próprio viés sensorial.

“Todos os sinais sensoriais que foram reconhecidos muito rapidamente são aqueles que podemos perceber por nós mesmos”, disse Valencia-Montoya. “Mas os que estão ocultos são igualmente importantes.”