Uma antiga forma de comunicação das plantas continua a atrair polinizadores através do calor.

As cores vibrantes e os aromas sedutores podem chamar a atenção, mas são apenas uma parte do arsenal que as plantas usam para atrair polinizadores.

Um estudo recente mostrou, pela primeira vez, que algumas plantas recorrem ao calor como chamariz: a temperatura que produzem funciona como sinal para insetos, que depois facilitam a polinização. Os autores sugerem ainda que esta poderá ter sido uma das primeiras estratégias de atração de polinizadores a surgir no reino vegetal, há centenas de milhões de anos.

Cicadáceas (cycads): plantas antigas com cones reprodutivos termogénicos

As plantas em causa são as cicadáceas (cycads), um grupo botânico que mudou relativamente pouco desde o Jurássico. Os detalhes da sua capacidade termogénica ajudam a compreender a coevolução entre plantas e os polinizadores de que dependem para se reproduzirem.

“Muito antes de existirem pétalas e perfume”, afirma a bióloga evolutiva Wendy Valencia-Montoya, da Universidade de Harvard, “as plantas e os escaravelhos encontravam-se ao sentir o calor”.

Há décadas que os cientistas sabem que várias plantas - incluindo cicadáceas - têm termogénese, isto é, conseguem produzir calor. Algumas chegam mesmo a gerar temperaturas até 35 °C acima da temperatura ambiente.

Valencia-Montoya e a sua equipa suspeitaram de que, no caso das cicadáceas, o elevado custo energético de produzir calor teria de trazer vantagens claras. E se esse aquecimento fosse, na realidade, uma estratégia reprodutiva?

Como são as cicadáceas e porque os cones são essenciais

À primeira vista, as cicadáceas lembram fetos-arbóreos (embora não sejam aparentadas com eles). Têm troncos cilíndricos, folhas rígidas em forma de pena que surgem no topo e cones que funcionam como estruturas reprodutivas.

Além disso, são dióicas: cada planta produz apenas gâmetas masculinos ou femininos. As plantas masculinas formam cones produtores de pólen; as femininas desenvolvem cones com óvulos que, após a polinização, dão origem a sementes.

Como a produção de calor está limitada aos cones, a hipótese de a termogénese ser uma ferramenta de reprodução fazia sentido. O desafio estava em demonstrá-lo de forma convincente.

Zamia furfuracea e Rhopalotria furfuracea: um sistema de polinização altamente especializado

Os investigadores concentraram-se numa espécie chamada Zamia furfuracea, nativa do México. Esta cicadácea depende exclusivamente de um escaravelho, Rhopalotria furfuracea, para realizar a polinização.

Com imagens térmicas, a equipa observou que os cones aquecem segundo um ritmo circadiano rigoroso, repetindo-se à mesma hora todos os dias. A partir de meio da tarde, a temperatura nos cones masculinos sobe, atinge um pico e depois diminui. Nos cones femininos, o aquecimento acontece três horas mais tarde.

O padrão repete-se a cada 24 horas, indicando que o processo é comandado por um relógio genético interno, e não por sinais externos como luz, humidade ou variações de temperatura.

O movimento dos escaravelhos acompanha o calor - e isso aponta para a polinização

É no comportamento dos escaravelhos que a história ganha força. Quando os cones masculinos aquecem, os insetos concentram-se ali. Mais tarde, quando a temperatura aumenta nos cones femininos, os escaravelhos deslocam-se para estes - levando consigo uma “camada” de pólen.

Segundo Nicholas Bellono, biólogo celular da Universidade de Harvard, este foi um dos indícios mais convincentes: as plantas masculinas e femininas aqueciam sob controlo circadiano e, ao mesmo tempo, o movimento dos escaravelhos “encaixava” nesse ciclo.

Uma análise mais detalhada de plantas e insetos revelou os mecanismos biológicos por trás desta simbiose.

AOX1 nas plantas e TRPA1 nos insetos: o mecanismo do sinal infravermelho

Do lado da planta, um gene chamado AOX1 intensifica a sua atividade e desvia o funcionamento habitual das mitocôndrias: em vez de maximizar a produção normal de ATP, estas “centrais” celulares passam a converter combustível diretamente em calor, criando aumentos térmicos estáveis e sustentados que atraem os escaravelhos.

Do lado do inseto, há sensores nas pontas das antenas - sensilas celocónicas - que respondem diretamente à radiação térmica infravermelha, usando o canal iónico TRPA1, um mecanismo também associado à perceção de calor noutros animais, como as serpentes.

Ao excluir outros possíveis sinais ambientais a que os escaravelhos pudessem reagir, os investigadores confirmaram que os insetos procuram, de facto, calor radiante. E quando o canal iónico foi desativado, os escaravelhos deixaram de responder ao estímulo, estabelecendo a primeira ligação direta observada entre a perceção de calor via TRPA1 e a polinização.

Porque este sinal pode ter perdido vantagem com o aparecimento das plantas com flor

Atualmente existem apenas cerca de 300 espécies de cicadáceas no mundo, e a maioria é considerada ameaçada. Uma das razões pode estar ligada ao avanço das plantas com flor, que se tornaram dominantes entre 112 e 93 milhões de anos atrás.

O infravermelho funciona como um sinal de “um só canal”, essencialmente baseado na intensidade, enquanto a cor permite combinações quase ilimitadas. À medida que as plantas com flor se diversificaram e os insetos desenvolveram visão cromática mais sofisticada, o sinal térmico mais simples das cicadáceas poderá ter passado a ser uma desvantagem.

Além disso, com a proliferação das plantas com flor, muitos insetos terão mudado em paralelo, adquirindo capacidades sensoriais mais complexas. Já os escaravelhos polinizadores das cicadáceas mantiveram-se muito especializados em pistas noturnas de infravermelho, o que pode ter limitado a sua flexibilidade ecológica.

O que isto implica para conservação e para a forma como estudamos a comunicação entre espécies

A extrema dependência entre cicadáceas e polinizadores específicos ajuda a explicar porque estas plantas são tão vulneráveis: quando os habitats se fragmentam, quando a iluminação artificial altera ciclos diários, ou quando o clima interfere com os padrões de aquecimento, toda a sincronização do sistema pode falhar. Proteger cicadáceas, neste contexto, passa também por proteger os seus insetos associados e as condições ambientais que permitem o seu ritmo circadiano funcionar.

Este resultado também abre portas a novas perguntas em ecologia e evolução: quantas outras plantas poderão estar a usar sinais térmicos discretos, invisíveis para nós, para orientar interações essenciais? E em que medida a radiação infravermelha pode estar a influenciar redes de polinização em ambientes noturnos ou sombreados, onde a cor é menos eficaz?

As interações entre plantas, os seus simbiontes, os seus polinizadores, os seus predadores e, em certos casos, as suas presas, são frequentemente difíceis de detetar a olho nu. Esta descoberta sugere que ainda estamos longe de compreender toda a complexidade desses sistemas.

“Estamos, no fundo, a acrescentar uma nova dimensão de informação que plantas e animais usam para comunicar, e que desconhecíamos”, explica Valencia-Montoya. “Sabíamos do cheiro e sabíamos da cor, mas não sabíamos que o infravermelho podia atuar como sinal de polinização.”

A investigação foi publicada na revista Science.