Cientistas descobrem como manipular a fotossíntese e tornar a agricultura mais resiliente ao clima extremo

Pesquisadores descobriram como algumas plantas desenvolveram uma fotossíntese extremamente eficiente. Isso pode revolucionar a agricultura, tornando culturas como arroz e trigo mais produtivas e resilientes às mudanças climáticas.

Cientistas descobrem como manipular a fotossíntese e tornar a agricultura mais resiliente ao clima extremo
Pesquisadores descobriram como a fotossíntese evoluiu em algumas plantas. Isso pode revolucionar a agricultura, tornando culturas como o arroz e o trigo mais resilientes.

A três bilhões de anos atrás, a fotossíntese começou a surgir em pequenas bactérias antigas em um planeta Terra ainda coberto por água. Nos milhões de anos seguintes, essas bactérias evoluíram e se tornaram as primeiras plantas do planeta. A cada mudança ambiental, esses organismos foram se tornando mais e mais resilientes.

Por volta de 30 milhões de anos atrás, essa evolução atingiu um pico com o surgimento de uma fotossíntese muito mais eficiente. Enquanto plantas como o arroz continuaram usando uma forma antiga de fotossíntese, conhecida como C3, outras plantas como o milho e o sorgo se adaptaram e começaram a utilizar a versão mais nova e eficiente, chamada C4.

A diferença entre as fotossínteses C3 e C4

Hoje, existem cerca de oito mil plantas C4 conhecidas. Essas espécies são particularmente resilientes, produzem bem em climas quentes e secos e são algumas das culturas mais produtivas do mundo. No entanto, cerca de 95% das plantas do mundo ainda continuam atrasadas, utilizando a fotossíntese C3 para sobreviver.

Cerca de 95% das plantas do mundo ainda continuam utilizando a fotossíntese C3 para sobreviver.
Cerca de 95% das plantas do mundo ainda continuam utilizando a fotossíntese C3 para sobreviver.

Em comparação com as plantas C4, as C3 apresentam duas limitações principais:

  1. Em cerca de 20% do tempo, o oxigênio é usado acidentalmente em vez do dióxido de carbono e deve ser reciclado, o que retarda o processo e desperdiça energia;
  2. Os poros na superfície da folha ficam abertos com muita frequência enquanto esperam o dióxido de carbono entrar, fazendo com que a planta perca água e se torne mais vulnerável à seca e ao calor.

A fotossíntese C4 resolve esses problemas ao recrutar outras células adicionais, que normalmente servem apenas como suporte das nervuras das folhas, para auxiliar na fotossíntese. Isso aumenta a eficiência do processo em até 50%.

Pela primeira vez, Pesquisadores descobriram como essa forma de fotossíntese mais eficiente surgiu - E isso pode revolucionar a produção agrícola, permitindo que culturas como arroz e trigo se tornem mais produtivas e resilientes às mudanças climáticas.

Usando tecnologia de genômica de célula única, os cientistas identificaram que a transição evolutiva da fotossíntese C3 para a C4 não envolveu a criação de novos genes, mas sim mudanças nos reguladores genéticos. Um grupo de proteínas chamadas DOFs foi identificado como a grande chave no processo: elas ativam tanto os genes de fotossíntese quanto os das células especializadas na fotossíntese C4.

A pesquisa descobriu que as plantas C3 já possuem os genes necessários para adotar a fotossíntese C4.
A pesquisa descobriu que as plantas C3 já possuem os genes necessários para adotar a fotossíntese C4, abrindo a possibilidade de modificar culturas como arroz, trigo e soja.

Essa descoberta indica que as plantas C3 já possuem os genes necessários para adotar a fotossíntese C4, o que abre a possibilidade de modificar culturas essenciais como arroz, trigo e soja para que se tornem mais produtivas e resilientes às mudanças climáticas - um problema com o qual, infelizmente, a agricultura precisará lidar nas próximas décadas.

Agora temos um modelo de como diferentes plantas utilizam a energia do sol para sobreviver em diferentes ambientes. O objetivo final é tentar ativar a fotossíntese C4 (em plantas C3) e, por sua vez, criar culturas mais produtivas e resilientes para o futuro. - Joseph Swift, doutor e pesquisador.

O próximo passo da pesquisa é testar se o arroz pode ser geneticamente modificado para usar a fotossíntese C4. Caso esse objetivo seja atingido ao longo dos próximos anos, essa inovação pode transformar completamente a agricultura, permitindo a criação de culturas mais produtivas, resistentes à seca e às altas temperaturas.

Os dados gerados pela pesquisa foram ainda compartilhados globalmente, gerando entusiasmo entre cientistas interessados em adaptar plantas às condições climáticas futuras.

Referência da Notícia:Joseph Swift et al. Exaptation of ancestral cell-identity networks enables C4 photosynthesis. Nature, 2024.