Tecnologia Científica

A mais carismática e estranha de todas as plantas com flores
Cientistas liderados por Harvard produziram o genoma mais abrangente de Sapria himalayana
Por Juan Siliezar - 23/01/2021


Quando se trata de parasitas, essas plantas são matéria de pesadelos.

Chamados de Rafflesiaceae, eles não têm raízes, caules ou folhas próprias. Durante a maior parte de sua vida, eles são invisíveis, vivendo apenas como um pequeno colar de células dentro das trepadeiras lenhosas de seu hospedeiro. Então, sem aviso - como a criatura no filme “Alien” - eles explodiram e desabrocharam algumas das maiores flores do mundo. Seu cheiro pungente de carne ou fruta podre atrai as moscas carniceiras que ajudam a polinizar essas plantas, permitindo-lhes semear e se espalhar para outro hospedeiro desavisado, reiniciando todo o ciclo.

Rafflesiaceae representa a forma mais extrema de parasitismo, conhecido como endoparasitismo, no qual o organismo é completamente dependente de seu hospedeiro para todos os nutrientes. Para aqueles que estudam essas plantas, é uma das muitas coisas que as tornam tão notáveis.

“Estas são facilmente as mais carismáticas e estranhas de todas as plantas com flores”, disse Charles Davis , professor de biologia organísmica e evolutiva da Faculdade de Artes e Ciências e curador de plantas vasculares na Harvard University Herbaria. "Eles são tão bizarros."

Eles também são um mistério genético.

Flor de sapria himalayana.
A Sapria himalayana é encontrada no sudeste da Ásia e sua flor manchada de vermelho
e branco tem o tamanho de um prato.

Como as plantas não têm um corpo tradicional, passam a maior parte de suas vidas dentro de seus hospedeiros e não têm o maquinário para fotossintetizar (o que mantém a maioria das plantas vivas), muito de sua história evolutiva e genômica é desconhecida. Na verdade, os genomas dos endoparasitas são essencialmente um buraco negro. Mas, graças aos recentes avanços na tecnologia de análise genética, os cientistas estão finalmente começando a entender muitas dessas dinâmicas essenciais.

Em 22 de janeiro na Current Biology, uma equipe de pesquisadores liderados por Harvard apresentou o genoma mais completo já montado de uma das principais linhagens de Rafflesiaceae, Sapria himalayana. A espécie é encontrada no sudeste da Ásia e sua flor manchada de vermelho e branco tem o tamanho de um prato. (Sua prima mais famosa, Rafflesia arnoldii , produz flores de quase um metro de diâmetro, a maior do mundo.)

A análise genética revelou um grau surpreendente de perda de genes e quantidades surpreendentes de roubo de genes de seus hospedeiros antigos e modernos. Essas descobertas trazem perspectivas únicas sobre o número e tipo de genes necessários para ser um endoparasita, além de oferecer novos insights sobre até que ponto os genomas das plantas com flores podem ser alterados e ainda permanecer funcionais.

“De muitas maneiras, é um milagre que essas plantas existam hoje, muito menos que pareçam ter persistido por dezenas de milhões de anos.”

- Charles Davis, professor de biologia organísmica e evolutiva

O que impressionou o grupo imediatamente foi o grau impressionante de perda de genes que Sapria experimentou quando abandonaram seus corpos e se adaptaram para se tornarem endoparasitas. Quase metade de todos os genes encontrados na maioria das plantas com flores estão ausentes no genoma da Sapria . Essa extensão da perda de genes é mais de quatro vezes o grau de perda de outros parasitas de plantas. Muitos dos genes perdidos incluem o que são considerados os principais genes responsáveis ​​pela fotossíntese, que converte luz em energia.

“De muitas maneiras, é um milagre que essas plantas existam hoje, muito menos que pareçam ter persistido por dezenas de milhões de anos”, disse Davis, que liderou o projeto. “Eles realmente descartaram muitas coisas que identificamos como uma planta típica, mas estão profundamente enraizados na árvore vegetal da vida.”

Ao mesmo tempo, os dados demonstraram uma convergência evolutiva subjacente para se tornar um parasita porque Sapria e as plantas parasitas com as quais os pesquisadores as compararam perderam muitos dos mesmos tipos de genes, apesar de evoluírem separadamente.

“Concluímos que existe um roteiro genômico ou genético comum para a evolução dos parasitas de plantas”, disse Cai Liming, Ph.D. '20, um pesquisador da Universidade da Califórnia, em Riverside, que ajudou a conduzir o estudo como um estudante de graduação no Davis Lab enquanto estava na Harvard Graduate School of Arts and Sciences.

Os cientistas também identificaram dezenas de genes que entraram no genoma da Sapria por meio de um processo chamado transferência horizontal (ou lateral) de genes, em vez da transmissão tradicional de pais para filhos. Basicamente, significa que Sapria roubou esse DNA de seu hospedeiro em vez de herdá-lo de seu pai.

Os pesquisadores reconstruíram as transferências laterais de genes que detectaram para reunir uma história oculta de antigos hospedeiros que remonta a milhões de anos.

 

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