Como árvores sobrevivem à seca? Segredo está na fotossíntese 'ao contrário'

Algumas árvores tropicais desenvolveram uma estratégia incomum para enfrentar a seca. Em vez de absorver dióxido de carbono (CO₂) durante o dia, elas fazem isso à noite, quando as temperaturas são menores e conseguem evitar a perda excessiva de água.

O mecanismo foi investigado por pesquisadores da Universidade de Viena em três espécies do gênero Clusia. A análise revelou como mudanças acumuladas no DNA ao longo de milhões de anos deram origem a diferentes maneiras de economizar água durante a fotossíntese.

O estudo, publicado na revista científica Nature Communications, ajuda a explicar como essas árvores se adaptaram a ambientes com diferentes condições de umidade. As descobertas também podem contribuir, no futuro, para pesquisas sobre culturas agrícolas mais resistentes à seca.

Como árvores conseguem economizar água à noite

Durante a fotossíntese convencional, as plantas utilizam pequenos poros nas folhas, chamados estômatos, para absorver CO₂ durante o dia. A abertura desses poros, porém, também permite a saída de água. Em ambientes secos e quentes, isso representa um problema.

Algumas espécies de Clusia adotam uma estratégia diferente. Seus poros permanecem fechados durante o período mais quente, reduzindo a perda de água por evaporação.

À noite, eles se abrem para captar CO₂. O gás é armazenado temporariamente na planta na forma de ácido málico e utilizado posteriormente. Esse processo é conhecido como fotossíntese CAM, sigla para Metabolismo Ácido das Crassuláceas.

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Três árvores desenvolveram estratégias diferentes

Para entender como esse mecanismo evoluiu, os pesquisadores compararam os genomas de três espécies, Clusia rosea, Clusia minor e Clusia major. Além da análise genética, a equipe acompanhou o funcionamento das plantas em condições próximas às naturais, com diferentes quantidades de água.

As três espécies apresentaram comportamentos distintos: a Clusia rosea utiliza intensamente a fotossíntese CAM e armazena grandes quantidades de CO₂ durante a noite; a Clusia minor recorre ao mecanismo principalmente quando enfrenta situações de estresse; já a Clusia major combina duas estratégias. Ela utiliza tanto a fotossíntese convencional, conhecida como C3, quanto o metabolismo CAM.

Mudanças no DNA ocorreram durante milhões de anos

A comparação dos genomas revelou uma possível explicação para tamanha diversidade. As três espécies descendem de plantas que, em algum momento de sua história evolutiva, passaram por uma duplicação do genoma. Isso significa que todo o conjunto de informações genéticas foi multiplicado.

Ao longo de milhões de anos, esse material adicional passou por uma extensa reorganização. Algumas cópias de genes desapareceram, outras deixaram de funcionar e algumas assumiram novas funções. Genes importantes para o armazenamento noturno de CO₂ foram particularmente afetados por essas transformações.

Os resultados indicam que a fotossíntese CAM nas Clusia não surgiu a partir de uma única mudança. Diferentes reorganizações genéticas produziram formas distintas de utilizar o mecanismo.

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Descoberta pode ajudar na busca por plantas resistentes à seca

A capacidade de conservar água torna as plantas CAM interessantes para pesquisas relacionadas à agricultura em ambientes mais secos. Essas espécies necessitam de menos água do que plantas que dependem exclusivamente de formas convencionais de fotossíntese.

Os novos dados genéticos podem ajudar cientistas a identificar processos envolvidos tanto na captura eficiente de CO₂ quanto no melhor aproveitamento da água.

No futuro, esse conhecimento poderá contribuir para estudos voltados ao desenvolvimento de culturas agrícolas mais resistentes à seca e adaptadas a condições ambientais áridas. A aplicação, porém, ainda é uma possibilidade de longo prazo.