Descobertas de plantas carnívoras confirmam hipóteses de Darwin

 

O site da SIC Notícias referia, a 10 de agosto, que a “Saxifraga candelabrum”, pequena planta com flor que se desenvolve em escarpas rochosas do Planalto Qinghai-Xizang, no Sudoeste da China, revelou inesperada capacidade: alimenta-se de insetos. A descoberta faz dela a primeira planta carnívora confirmada do grupo botânico Saxifragales e dá razão a uma hipótese levantada por Charles Darwin, em 1875 (há 150 anos).

A Saxifraga candelabrum cresce, entre os 2500 e os 3300 metros de altitude, em zonas montanhosas do Planalto Qinghai-Tibete e das montanhas Hengduan, onde os solos são muitíssimo pobres em nutrientes. Toda a planta é coberta de pequenos pelos glandulares avermelhados e pegajosos que retêm insetos de reduzidas dimensões.

O estudo, publicado na revista científica “Nature Communications”, mostra que esta espécie não se limita a prender insetos, por acaso, mas consegue atraí-los, capturá-los, através de pelos pegajosos, digeri-los e absorver os nutrientes resultantes da digestão – critérios que definem uma verdadeira planta carnívora. Muitas plantas prendem insetos, ocasionalmente, mas isso não basta para serem consideradas carnívoras. Para receber tal classificação, têm de mostrar que retiram nutrientes das presas e têm adaptações específicas para as atrair, capturar e digerir.

Para testar se isso acontecia, nesta espécie, os investigadores alimentaram moscas-da-fruta com uma forma estável de azoto (nitrogénio), elemento essencial para o crescimento das plantas. Depois de colocarem as moscas sobre os pelos pegajosos, acompanharam o percurso do azoto no interior da planta. “O azoto acaba por ser absorvido pela planta e distribuído pelos seus tecidos. Isso só acontece, porque existe absorção e transporte desses nutrientes”, explicou à Reuters o botânico Douglas Soltis, um dos autores do estudo.

Os investigadores verificaram ainda que os pelos glandulares produzem enzimas digestivas capazes de decomporem os insetos capturados. O azoto provindo dos insetos não ficou distribuído de forma uniforme. As maiores concentrações encontravam-se nas flores. Para Soltis, isso faz sentido, porque esta espécie floresce, apenas uma vez, durante toda a sua vida, pelo que necessita de investir o máximo possível na reprodução. “Provavelmente, precisa desses nutrientes para produzir flores e sementes. A reprodução é a chave da sobrevivência”, afirmou.

Um dos problemas enfrentados por muitas plantas carnívoras é o risco de prenderem os insetos responsáveis pela polinização, mas os investigadores concluíram que, neste caso, a planta parece ter encontrado a solução. As flores atraem, sobretudo, moscas relativamente grandes, que conseguem libertar-se, facilmente, dos pelos pegajosos, e apenas os insetos muito pequenos ficam presos. “Assim, a planta obtém nutrientes adicionais, ao capturar pequenas presas, sem comprometer a polinização, nem a reprodução”, explicou Hang Sun, investigador do Instituto de Botânica de Kunming da Academia Chinesa de Ciências e coautor do estudo.

Em 1875, Charles Darwin observou duas espécies europeias parentes desta planta e sugeriu que poderiam ser carnívoras, devido aos seus pelos pegajosos e aos insetos que, por vezes, apareciam presos. No entanto, nunca conseguiu demonstrá-lo, experimentalmente.

Embora a espécie agora estudada seja diferente das observadas por Darwin, possui estruturas muito semelhantes. “Realizámos vários testes e confirmámos, finalmente, que esta é verdadeira planta insetívora. Isto prova que a hipótese de Darwin estava correta e demonstra a precisão da sua intuição científica”, afirmou Hang Sun.

A Saxifraga candelabrum é, para já, a única espécie carnívora conhecida dentro das Saxifragales, uma ordem botânica que inclui mais de duas mil espécies. Contudo, os investigadores acreditam que podem existir outras plantas com capacidades semelhantes por descobrir, sobretudo no Planalto Qinghai-Tibete, uma das regiões do Mundo com maior diversidade de plantas com flor. “Há inúmeras inovações na Natureza que ainda não descobrimos, nem compreendemos. Muitas delas poderão revelar-se úteis para o bem-estar humano”, conclui Douglas Soltis.

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A este respeito, Pedro Molina, em artigo intitulado “Afinal, Darwin tinha razão: esta planta com flores era carnívora”, publicado a 10 de agosto na “National Geographic Portugal”, refere que Darwin, entre os inúmeros estudos que realizou, em 1875 publicou “plantas insectívoras” e que, dentro do género Saxifraga, escolheu uma das espécies mais populares dos jardins ingleses, a “Saxifraga umbrosa”, para estudar as suas caraterísticas, interrogando-se se seria carnívora. De facto, apresentava glândulas pegajosas que capturavam insetos e demonstrava resposta celular a compostos nitrogenados, mas Darwin não encontrou movimentos significativos nas folhas, nem evidências do processo de digestão.

Nos seus cadernos, anotou que essas glândulas poderiam representar um estádio intermédio na evolução e que, por seleção natural, certas estruturas úteis para funções específicas poderiam vir a tornar-se órgãos carnívoros. Porém, as ferramentas disponíveis para a investigação eram muito limitadas e o conhecimento dos sistemas digestivos das plantas continuava muito preliminar. Agora, passados 150 anos, comprovou-se, anota Pedro Molina, que a Saxifraga candelabrum, outra espécie do género, atrai, captura e digere insetos, além de absorver o azoto proveniente destes. Ou seja, apresenta todas as caraterísticas próprias de uma planta carnívora, embora pertença a uma linhagem distinta.

Segundo Pedro Molina, a equipa de investigação, composta, principalmente, por cientistas chineses, estudou esta planta com flores, das zonas alpinas do planalto de Qinghai-Tibete, na China. Seguindo a hipótese de Darwin e analisando os seus tricomas (apêncices) glandulares pegajosos, confirma que as suas observações estavam corretas: encontraram insetos nos tricomas de 43 dos 45 espécimes estudados. Nas plantas adultas, a média foi de 71 insetos capturados. Em seguida, reforçou a sua hipótese, ao estudar o processo de digestão. Através de técnicas de marcação fluorescente, identificou atividade da fosfatase, uma enzima muito comum entre as plantas carnívoras. Encontraram diferenças na absorção de azoto, o que atribuem às particularidades da linhagem a que esta espécie pertence. E a análise genética revelou semelhanças genómicas com outras plantas carnívoras. “A transformação de presa em predador constitui uma inovação adaptativa notável, partilhada por todas as plantas carnívoras, que capturam e digerem grande diversidade de presas animais, para obterem nutrientes, especialmente, azoto”, diz o estudo, concluindo que os resultados fornecem provas da existência de carnivoria em Saxifraga, em resposta à hipótese darwiniana de que algumas espécies podiam alimentar-se de presas animais.

Para os investigadores, diz Pedro Molina, o próximo desafio é determinar se a carnívora está mais disseminada do que se pensava. Conhecem-se cerca de 630 espécies, cada uma com o seu método de captura de presas. Algumas libertam um néctar açucarado; outras exalam odores atraentes; e outras funcionam como uma espécie de urinol para insetos, aproveitando os excrementos e a urina como fonte de nutrientes. Estas curiosidades obcecaram Darwin e levaram-no a publicar uma monografia de 400 páginas que mantém inestimável valor científico.

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Também a 20 de junho, a jornalista Catarina Solano de Almeida, em artigo intitulado “Segredo da planta carnívora mais famosa do Mundo finalmente desvendado”, relevou que, “durante mais de um século, os cientistas acreditaram que o fecho ultrarrápido da armadilha da dioneia (Dionaea muscipula) era provocado pela circulação de água entre as suas células” e que um novo estudo sugere explicação diferente para um dos movimentos mais rápidos do reino vegetal, um mistério que já intrigava Charles Darwin.

A dioneia é uma pequena planta carnívora nativa de uma área limitada dos estados norte-americanos da Carolina do Norte e da Carolina do Sul. Como outras carnívoras, vive em solos pobres em nutrientes e complementa a sua alimentação pela captura e pela digestão de insetos.

E outro dos mistérios que intrigou Darwin e gerações de investigadores, desde então, é: “Como consegue a planta carnívora dioneia fechar a sua armadilha letal, numa fração de segundo?” Com efeito, ao contrário dos animais, as plantas não possuem músculos, mas como observa a jornalista, a planta carnívora Dioneia consegue fechar a sua armadilha num décimo de segundo, após um estímulo. Assim, quando o inseto toca nas estruturas, que são semelhantes a pelos, a armadilha fecha-se, subitamente, condenando a vítima a ser digerida, ao longo de vários dias, por enzimas produzidas pela planta.

Um estudo publicado na revista “Science” identifica um mecanismo até agora desconhecido e que está por trás deste movimento ultrarrápido, uma descoberta que pode inspirar desenvolvimentos futuros em robótica flexível e em materiais inteligentes. Durante mais de um século, a explicação mais aceite era a de que o fecho da armadilha resultava de rápida redistribuição de água no interior da folha. No quadro desta hipótese, a água deslocava-se entre células, provocando alterações de volume que levavam ao encerramento da armadilha. Todavia, investigadores do Instituto Universitário de Sistemas Térmicos Industriais (IUSTI), da Universidade de Aix-Marselha e do CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique ou Centro Nacional de Investigação Científica), concluíram que esse mecanismo é demasiado lento para explicar um movimento que pode ocorrer, em apenas um décimo de segundo, e dizem que as experiências mostraram que o transporte de água demora entre 30 e 150 segundos, muito mais do que o tempo necessário para a armadilha se fechar.

Através de imagens de alta velocidade, de medições mecânicas e de modelação computacional, os investigadores identificaram o que dizem ser a verdadeira força motriz do fenómeno: “Quando um inseto toca, duas vezes, em rápida sucessão, nos pelos sensoriais localizados no interior da armadilha, as paredes celulares da camada exterior da folha tornam-se, rapidamente, mais flexíveis, perdendo cerca de 30 a 40% da sua rigidez.”

Este amolecimento, que ocorre em cerca de um segundo, liberta a energia mecânica armazenada nos tecidos da planta, desencadeando o fecho quase instantâneo da armadilha. “A nossa hipótese é que a armadilha já esteja mecanicamente tensionada antes de ser acionada, como uma mola. Quando a armadilha é estimulada, as paredes celulares da camada epidérmica externa amolecem rapidamente. Isto liberta as tensões internas armazenadas no tecido e faz com que a armadilha se dobre e feche”, explicou Yoël Forterre, físico do CNRS e da Universidade de Aix-Marselha e autor principal do estudo, sustentando que, quando a armadilha se fecha, o inseto fica preso no interior e é digerido, ao longo de vários dias, por enzimas produzidas pela planta.

Há cerca de 800 espécies conhecidas de plantas carnívoras. Como não estão todas intimamente relacionadas, os cientistas creem que a capacidade de capturar presas evoluiu, de forma independente, várias vezes, ao longo da história evolutiva das plantas. “Uma das plantas mais emblemáticas do Mundo ainda consegue surpreender-nos. Após mais de um século de investigação, continuamos a descobrir coisas fundamentalmente novas sobre o funcionamento da dioneia”, afirmou Forterre.

Os investigadores veem potenciais aplicações práticas nesta descoberta: “Ao que sabemos, esta é a primeira vez que uma mudança tão rápida nas propriedades mecânicas das paredes celulares foi observada numa planta”, afirmou Jeongeun Ryu, coautor do estudo, desenvolvendo: “Isto resolve uma questão que remonta a Darwin – o que impulsiona um dos movimentos mais rápidos do reino vegetal – e aponta para uma nova forma de um ser vivo se mover: não bombeando fluidos ou simplesmente colapsando, mas ajustando, ativamente, a rigidez do seu próprio material. Este princípio pode eventualmente inspirar robôs flexíveis ou materiais inteligentes, embora esta seja ainda uma perspetiva a longo prazo.”

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Em suma, plantas carnívoras são as que têm a capacidade de atrair pequenos animais, incluindo insetos (principais presas), aracnídeos e mesmo anfíbios, répteis e aves, de capturar (através de armadilhas compostas por folhas modificadas), de digerir (através de enzimas digestivas) e de utilizar os nutrientes (principalmente, compostos nitrogenados) das suas presas. Geralmente, habitam solos pobres, encharcados de ácidos (baixo pH) com pouca disponibilidade de nitratos (essenciais para a síntese da molécula de clorofila), dependendo do nitrogénio das proteínas dos animais, mas, como todo o vegetal, depende da energia da luz para sobreviver. As carnívoras ocorrem, sobretudo, na faixa tropical do planeta, em grande biodiversidade, no Sudeste Asiático, nas Américas e na Austrália. Um menor número de espécies ocorre no Sul da Europa e no Sul da África, encontrando-se as mais bem adaptadas ao seu habitat de ocorrência em locais inóspitos, como o Alasca, a Escandinávia e o deserto australiano.

As principais famílias de carnívoras são: as Nepenthaceae, as Sarraceniaceae, as Droseraceae e as Lentibulariaceae. São distintas entre si, no atinente às estruturas reprodutivas, o que indica que podem ter evoluído paralelamente e que a habilidade de captura e de digestão será convergência evolutiva, mas algumas estratégias de captura são similares, como nos animais.

As Nepenthaceae possuem, na ponta das suas folhas estruturas similares a jarros, que são continuações da própria folha modificadas, com as bordas do limbo unidas a formar uma ânfora, sobre cuja abertura se encontra uma estrutura análoga a uma tampa, normalmente colorida, servindo de proteção estática para a armadilha não se encharcar.

As Sarraceniaceae têm folhas a sair de um rizoma subterrâneo, unidas pelas bordas e a formar comprido jarro, semelhante às Nepenthaceae. Compreende os géneros Sarracenia, Darlingtonia (ambas da América do Norte) e Heliamphora (da América do Sul). Encontradas, na sua maioria, em climas temperados, entram em período de dormência nas épocas mais frias.

As Droseraceae são plantas angiospérmicas (com flor). A família abriga os géneros Drosera, Dionaea e Aldrovanda (Aldrovanda vesiculosa). As do género Drosera, o único da família com mais de uma espécie, têm tricomas glandulares (tentáculos) que lhes recobrem, sobretudo, as folhas e que, ao segregarem uma substância pegajosa, atraem as presas, que ficam aprisionadas nas armadilhas adesivas onde morrem e são lentamente digeridas. O género Dionaea é formado só pela espécie Dionaea muscipula (papa-moscas).

As Lentibulariaceae, a que pertence o género Pinguicula, possui estratégia parecida com as Drosera. Esta família também possui estratégias passivas e ativas.

Além destas famílias, há plantas carnívoras menos conhecidas em outras famílias, como as Cephalotaceae cuja única espécie é Cephalotus follicularis, que tem uma elaborada, mas pequena, armadilha anforal; as Drosophyllaceae, carnívoras endémicas de Portugal, da Espanha e do Norte de Marrocos; a Bybliia Byblidacdadeae, cujos elementos têm armadilhas similares às da Drosera; algumas espécies de Bromeliaceae (monocotiledóneas: um cotilédone na semente e folhas de nervura reticulada), que são carnívoras e coletoras de chuva pela forma da sua folhagem; e, agora a família das Saxifragaceae – angiospérmicas e dicotiledóneas (dois cotilédones na semente e folhas de nervuras paralelas).

2026.08.10 – Louro de Carvalho