Mutantes superam o aumento de CO2

Os biólogos identificaram enzimas de plantas que podem ajudar a elaborar vegetais que se aproveitam do aumento de dióxido de carbono, utilizando mais efetivamente a água. A descoberta pode ajudar a planejar culturas que se beneficiam do aumento de gases do efeito estufa.

Para cada molécula adquirida do gás, as plantas perdem centenas de outras de água através das mesmas aberturas. Elas capturam o dióxido de carbono que necessitam para a fotossíntese através de poros microscópicos na superfície das folhas. Os poros podem contrair-se para economizar água, quando o CO2 é abundante, mas os cientistas não sabiam como o sistema funcionava até o presente momento. Uma equipe da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, identificou sensores de proteínas que controlam esse mecanismo. O estudo pode ser visto na Nature Cell Biology.

A descoberta poderia ajudar a impulsionar a resposta em plantas que não tiram pleno proveito dos níveis elevados do gás. Portanto, embora a concentração de CO2 atmosférico seja muito maior do que antes da era industrial, há plantas que não estão capitalizando essa situação. O fechamento de seus poros, que lhes permiriam retirar CO2 do ambiente, enquanto perderiam menos água, tem sido imperfeito. Pode ser que com estas enzimas, as plantas se tornem mais eficientes na utilização de água. 

Plantas perdem 95% da água que utilizam na evaporação através destes poros, também chamado de estomas. A modificação das culturas pode principalmente ajudar os agricultores a atender a demanda de alimentos, visto que a competição por água tende a aumentar. No estado norte-americano da Califórnia, por exemplo, 79% por cento da água desviada dos córregos e rios, ou que é bombeada do solo, é utilizada para a agricultura, conforme o Departamento de Recursos Hídricos do referido estado

A equipe de cientistas identificou um par de proteínas que são necessárias para a resposta de CO2 em Arabidopsis, uma planta comumente empregada em análise genéticas. As enzimas chamadas de anidrase carbônica convertem o CO2 em bicarbonato e prótons. Plantas com genes deficientes para as enzimas não respondem ao aumento da concentração de CO2 no ar, perdendo a oportunidade de conservar a água.

Vários tipos de células presentes nas folhas de plantas contêm anidrase carbônica, incluindo as responsáveis pela fotossíntese. Os pesquisadores mostraram que essa enzima trabalha diretamente dentro de um par de células, chamada células-guarda, que controlam a abertura de cada poro respiratório. Através da adição de genes para anidrase carbônica, o CO2 pôde ser restaurado através do fechamento dessas aberturas em plantas mutantes.

Mutações originadas pela inserção de cópias genéticas extras da enzima melhoraram a eficiência de conservação da água. As células respondem ao CO2 de forma mais vigorosa. Para cada molécula de dióxido de carbono capturada, elas perdem 44 por cento menos água.

A ação da anidrase carbônica é específica para as alterações relacionadas ao CO2. As plantas mutantes continuam abrindo os seus poros em resposta a luz azul, sinal de que estão preparadas para a fotossíntese. Essas aberturas também se tornam fechadas quando a água é escassa, uma resposta mediada por hormônio de estresse durante a seca. A fotossíntese continuou normalmente, sugerindo que a alteração da sensibilidade de CO2 não freia o crescimento.

Poupar água e sobreviver ao calor envolve um desafio para as plantas. A evaporação de H2O através dos poros reduz a temperatura nos vegetais, assim como o suor arrefece os seres humanos.  Se as condições de crescimento, no futuro, forem mais quentes e mais secas, como está previsto para acontecer em algumas partes do mundo, os cientistas necessitarão de encontrar mecanismos que permitam o equilibrio entre as altas temperaturas e a falta de água. A luta pela sobrevivência será cada vez mais complexa.