Como as plantas recebem os avisos de perigo das plantas vizinhas

Imperceptível para nós, uma fina névoa de compostos transportados pelo ar envolve as plantas, que a usam para comunicar e proteger-se. Semelhantes a odores, estes compostos afastam herbívoros esfomeados e alertam as plantas vizinhas para a aproximação de agressores.

Os cientistas conhecem estas defesas vegetais desde a década de 1980 e, desde então, já as detetaram em mais de 80 espécies de plantas. Mais recentemente, uma equipa de investigadores japoneses recorreu a técnicas de imagem em tempo real para mostrar como as plantas recebem estes alarmes aéreos e lhes respondem.

Havia, assim, uma grande lacuna na compreensão da comunicação entre plantas: sabia-se como enviavam mensagens, mas não como as recebiam.

Como os investigadores observaram a comunicação entre plantas

No estudo, publicado no ano passado, os biólogos moleculares Yuri Aratani e Takuya Uemura, da Universidade de Saitama, no Japão, e os seus colegas montaram uma bomba para transportar os compostos libertados por plantas feridas e infestadas de insetos até plantas vizinhas intactas. Para observar o que acontecia, usaram também um microscópio de fluorescência.

Os investigadores colocaram lagartas (Spodoptera litura) sobre folhas cortadas de tomateiros e de Arabidopsis thaliana, uma erva comum da família das mostardas. Em seguida, registaram a resposta a esses sinais de perigo de uma segunda planta de Arabidopsis, intacta e sem insetos.

Estas plantas não eram ervas comuns: tinham sido geneticamente modificadas para que as suas células contivessem um biossensor que emitia fluorescência verde ao detetar uma entrada de iões de cálcio. As células humanas também comunicam através de sinais de cálcio.

No ano passado, a equipa usou uma técnica semelhante para medir estes sinais num estudo com plantas fluorescentes de Mimosa pudica, que movem rapidamente as folhas em resposta ao toque para evitar predadores.

A resposta das plantas aos compostos aéreos

Desta vez, a equipa observou como as plantas reagiam ao serem envolvidas por compostos voláteis, libertados pelas plantas poucos segundos depois de sofrerem uma lesão.

A montagem não reproduzia condições naturais: os compostos eram concentrados numa garrafa de plástico e bombeados a um ritmo constante para a planta recetora. Isso permitiu, no entanto, aos investigadores analisar os compostos presentes na mistura de odor intenso.

Como se pode ver no vídeo acima, as plantas intactas receberam claramente as mensagens das vizinhas feridas e responderam com impulsos de sinalização de cálcio que se propagaram pelas suas folhas estendidas.

Ao analisarem os compostos transportados pelo ar, os investigadores descobriram que dois deles, designados Z-3-HAL e E-2-HAL, induziam sinais de cálcio na Arabidopsis.

Que células das plantas recebem os sinais de perigo?

A equipa identificou também as primeiras células a responder a esses sinais, criando plantas de Arabidopsis com sensores fluorescentes apenas nas células-guarda, nas células do mesófilo ou nas células epidérmicas.

As células-guarda têm forma de feijão, encontram-se na superfície das plantas e formam os estomas, pequenos poros que se abrem para a atmosfera quando as plantas «respiram» CO₂. As células do mesófilo constituem o tecido interno das folhas, enquanto as células epidérmicas formam a sua camada mais exterior, ou pele.

Quando as plantas de Arabidopsis foram expostas ao Z-3-HAL, as células-guarda geraram sinais de cálcio em cerca de um minuto; depois, as células do mesófilo receberam a mensagem.

Além disso, o tratamento prévio das plantas com uma fitohormona que fecha os estomas reduziu significativamente a sinalização de cálcio, o que sugere que estes poros funcionam como as «narinas» da planta.

«Conseguimos finalmente desvendar a história complexa de quando, onde e como as plantas respondem a “mensagens de aviso” transportadas pelo ar, vindas das suas vizinhas ameaçadas», explicou Masatsugu Toyota, biólogo molecular da Universidade de Saitama, no Japão, e autor sénior do estudo, aquando da sua publicação.

«Esta rede de comunicação etérea, escondida dos nossos olhos, desempenha um papel fundamental na proteção atempada das plantas vizinhas contra ameaças iminentes.»

O estudo foi publicado na revista Nature Communications.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2024.