Uma forma antiga de comunicação das plantas ainda atrai polinizadores usando calor.

As cores intensas e os cheiros marcantes podem chamar atenção, mas representam apenas uma parte do arsenal que as plantas usam para atrair polinizadores.

Um novo estudo mostra, pela primeira vez de forma direta, que algumas plantas também produzem calor - e que esse aquecimento funciona como um chamariz para insetos, que depois contribuem para a polinização. Mais do que uma curiosidade, os autores propõem que esse tipo de “sinal térmico” pode estar entre as estratégias mais antigas de atração de polinizadores surgidas no reino vegetal, há centenas de milhões de anos.

Cicadáceas: calor como estratégia de polinização e coevolução com insetos

As protagonistas dessa história são as cicadáceas (cicas), um grupo botânico que mudou relativamente pouco desde o período Jurássico. Entender como elas produzem calor e como os insetos respondem a isso ajuda a revelar, com detalhe raro, a coevolução entre plantas e os polinizadores dos quais dependem para se reproduzir.

“Bem antes de pétalas e perfume”, afirma a bióloga evolutiva Wendy Valencia-Montoya, da Universidade Harvard, “plantas e besouros se encontravam sentindo o calor”.

Há décadas, cientistas já sabiam que várias plantas - incluindo as cicadáceas - são capazes de termogénese, isto é, de gerar calor. Em alguns casos, elas conseguem ficar até 35 °C acima da temperatura do ambiente.

Valencia-Montoya e colegas partiram de uma premissa simples: produzir calor custa energia, então deve haver uma vantagem. E se, no caso das cicadáceas, o aquecimento fosse parte de uma estratégia reprodutiva?

Como são as cicadáceas e por que os cones são centrais

À primeira vista, cicadáceas podem lembrar samambaias-arbóreas, embora não sejam aparentadas. Elas têm troncos cilíndricos e folhas rígidas em forma de pena, que se agrupam no topo, além de cones que funcionam como estruturas reprodutivas.

Essas plantas também são dióicas, o que significa que cada indivíduo produz apenas gametas masculinos ou apenas gametas femininos. As plantas masculinas formam cones produtores de pólen; as femininas formam cones com óvulos que, ao serem polinizados, se desenvolvem em sementes.

Como a produção de calor fica concentrada nos cones, a hipótese de que a termogénese tivesse função reprodutiva parecia plausível. O desafio, porém, era demonstrar isso de maneira convincente.

Um caso-modelo no México: Zamia furfuracea e seu besouro polinizador

A equipa concentrou a investigação numa espécie chamada Zamia furfuracea, encontrada no México. Ela depende exclusivamente, para a polinização, de um besouro específico: Rhopalotria furfuracea.

Com imagens térmicas, os pesquisadores observaram que os cones aquecem seguindo um ritmo circadiano rigoroso, repetido diariamente no mesmo horário. A partir de meados da tarde, a temperatura nos cones masculinos sobe, atinge um pico e depois diminui. Já os cones femininos começam a aquecer cerca de três horas mais tarde.

Esse padrão se repete a cada 24 horas, indicando que o processo é comandado por um relógio interno (genético), e não por sinais externos como luz, humidade ou temperatura do ambiente.

O movimento dos besouros acompanha o calor - e leva pólen junto

O comportamento dos besouros é o ponto decisivo. Conforme os cones masculinos aquecem, os besouros se concentram neles. Depois, quando os cones femininos entram na fase de aquecimento, os insetos migram para essas estruturas - e fazem isso levando consigo uma camada de pólen.

“Esse foi um dos primeiros indícios realmente fortes de que o fenómeno provavelmente está ligado à polinização”, diz Nicholas Bellono, biólogo celular da Universidade Harvard. “As plantas masculinas e femininas estavam a aquecer sob controlo circadiano - e vimos que isso se encaixa com o deslocamento dos besouros.”

A partir daí, a equipa investigou mais de perto os mecanismos biológicos em ambos os lados da relação.

O mecanismo nas plantas: o gene AOX1 e a produção de calor

Do lado vegetal, um gene chamado AOX1 entra em alta atividade. Em vez de seguir a rota “normal” de produção de ATP nas mitocôndrias, o processo desvia parte do metabolismo energético, fazendo com que essas “centrais” convertam combustível diretamente em calor.

O resultado são elevações de temperatura estáveis e sustentadas, justamente o tipo de sinal térmico capaz de atrair os besouros.

O mecanismo nos besouros: sensores infravermelhos e o canal TRPA1

Do lado dos insetos, os besouros têm sensores nas pontas das antenas chamados sensilas celocónicas, que respondem diretamente à radiação térmica infravermelha por meio do canal iónico TRPA1 - um mecanismo de deteção de calor também presente em outros animais, como serpentes.

Ao excluir outros sinais ambientais aos quais os besouros poderiam reagir, os pesquisadores confirmaram que eles, de facto, se orientam pelo calor radiante. E quando o canal iónico foi desativado, os besouros deixaram de responder ao mesmo estímulo, estabelecendo a primeira ligação direta já observada entre a deteção de calor via TRPA1 e a polinização.

Por que as cicadáceas ficaram raras: competição com plantas com flores e limites do “sinal térmico”

Atualmente, restam cerca de 300 espécies de cicadáceas no mundo, e a maioria é considerada ameaçada de extinção. Uma explicação possível é o avanço das plantas com flores, que se tornaram dominantes entre 112 e 93 milhões de anos atrás.

O infravermelho fornece essencialmente um sinal de “canal único”, baseado em intensidade. A cor, por outro lado, permite combinações quase infinitas. À medida que as plantas com flores se diversificaram e os insetos evoluíram visão cromática mais sofisticada, os sinais térmicos mais simples das cicadáceas podem ter passado a ser uma desvantagem.

Além disso, com a proliferação das plantas com flores, os próprios insetos podem ter mudado em resposta, desenvolvendo visão de cores e capacidades sensoriais mais complexas - enquanto os besouros polinizadores de cicadáceas permaneceram altamente especializados em pistas infravermelhas noturnas.

O que ainda não conseguimos ver nas relações planta-inseto

Interações entre plantas, os seus simbiontes, os seus polinizadores, os seus predadores e, em alguns casos, as suas presas, nem sempre são óbvias para nós. O estudo sugere que ainda estamos longe de compreender toda a “linguagem” sensorial usada na natureza.

“Isso adiciona, basicamente, uma nova dimensão de informação que plantas e animais usam para se comunicar - e que não conhecíamos”, diz Valencia-Montoya. “Sabíamos do cheiro e sabíamos da cor, mas não sabíamos que o infravermelho podia funcionar como um sinal de polinização.”

Implicações para conservação e pesquisa futura

A dependência de uma cicadácea por um polinizador específico também chama atenção para a fragilidade dessas parcerias: se o besouro diminuir por perda de habitat, pesticidas ou mudanças climáticas, a reprodução da planta pode colapsar em cadeia. Em programas de conservação, isso reforça a necessidade de proteger não apenas a planta, mas o ecossistema e os insetos associados a ela.

Além disso, o trabalho abre caminho para estudar se outros grupos vegetais usam sinais térmicos de modo semelhante - e como diferentes insetos “enxergam” o mundo com sentidos que não são os nossos. Em ambientes de floresta e à noite, por exemplo, sinais baseados em calor podem ser tão relevantes quanto cor e aroma, mesmo que passem despercebidos para observadores humanos.

A pesquisa foi publicada no periódico científico Science.