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Há um mundo complexo sob nossos pés, repleto de vida diversa e interdependente. As plantas chamam com sinais químicos em tempos de estresse, convocando micróbios que podem liberar nutrientes presos e encontrar água nos poros do solo muito pequenos para as raízes mais finas. Em troca, os micróbios recebem um lugar seguro para viver ou uma bebida açucarada.
É um cenário clássico de você coçar minhas costas e eu coçar as suas. Exceto quando não é. Uma nova pesquisa da Universidade de Illinois Urbana-Champaign desafia a sabedoria convencional para mostrar que os micróbios do solo de vida livre estão apenas cuidando de si mesmos.
Em um experimento de várias gerações, pesquisadores da Faculdade de Ciências Agrícolas, do Consumidor e Ambientais (ACES) descobriram que os micróbios ajudaram as plantas a lidar com a seca, mas não em resposta aos pedidos de ajuda das plantas. Em vez disso, o próprio ambiente selecionou micróbios tolerantes à seca. E enquanto esses micróbios resistentes estavam fazendo seu trabalho, eles também tornaram as plantas mais tolerantes à seca.
“Foi uma surpresa porque eu esperava ver evidências de coevolução e mutualismo entre os micróbios e as plantas. Acho que as pessoas, inclusive eu, esquecem que só porque os micróbios fazem algo adaptativo ou benéfico para a planta, isso não significa necessariamente que eles estão fazendo isso para a planta”, disse Kevin Ricks, que concluiu o projeto como parte de seu doutorado no Programa de Ecologia, Evolução e Biologia da Conservação em Illinois. Ricks agora é pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Toronto.
Para aprender como os micróbios ajudam as plantas a lidar com a seca, Ricks estabeleceu comunidades vivas no solo em vasos com ou sem plantas. Ele regou bem metade dos vasos e impôs condições de seca na outra metade, depois repetiu esses tratamentos por três gerações. A ideia era dar tempo para a seleção ocorrer – potencialmente para as plantas sinalizarem sua necessidade de ajuda e selecionarem os micróbios que vieram em seu auxílio.
Na fase dois do experimento, Ricks misturou tudo. Ele voltou a cultivar plantas no solo desde a primeira fase e manteve os mesmos tratamentos de irrigação, mas algumas plantas agora estavam sofrendo seca em solos que haviam sido bem irrigados por gerações e vice-versa. Ele esperava que os micróbios do solo de vasos historicamente secos tivessem se adaptado a essas condições, ajudando as plantas a resistirem mais à seca do que os micróbios de vasos historicamente úmidos. E foi isso que ele descobriu: as plantas que sofreram seca eram maiores quando cultivadas com micróbios adaptados à seca.
Mas – e isso é fundamental – isso era verdade para solos cultivados com ou sem plantas na fase um. Em outras palavras, os micróbios se adaptaram à seca ao longo do tempo, mesmo sem que as plantas os selecionassem por meio de sinais químicos. No entanto, eles ainda forneceram benefícios quando cultivados com plantas gerações posteriores. Era a prova de que esses micróbios estavam fazendo suas próprias coisas, apenas ajudando as plantas incidentalmente.
Nenhum estudo anterior sobre o assunto incluiu um controle sem planta, deixando a comunidade de pesquisa para concluir que plantas e micróbios estavam se comunicando em um diálogo coevolutivo.
“Nossos resultados desafiam o pensamento clássico sobre o que conta como um benefício mútuo. Micorrizas e bactérias fixadoras de nitrogênio são uma espécie de sistema modelo, coisas que as pessoas estudam quando falam sobre mutualismo. Mas há esse conjunto confuso de interações que não entendemos ainda, mas ainda pode acabar tendo um benefício mútuo, ou pelo menos um benefício unilateral para a planta. Acho que nossa abordagem traz esse sistema para o centro das atenções “, disse o coautor Tony Yannarell, professor associado do Departamento de Natural Recursos e Ciências Ambientais, parte do College of ACES em Illinois.
Os pesquisadores também esterilizaram alguns solos da fase um antes de impor tratamentos na fase dois. Nesses vasos, as plantas em solos historicamente secos não ficavam em melhor situação quando passavam pela seca.
“Alguns estudos anteriores não compararam o solo com e sem micróbios, por isso é difícil realmente implicar os micróbios como o condutor do benefício”, disse Yannarell. “Muitas coisas poderiam ter sido diferentes no solo, mas quando esterilizamos os micróbios em nosso experimento, perdemos o benefício da adaptação à seca”.
Os pesquisadores não identificaram os micróbios em seu experimento, então não podem ter certeza de como eles estavam beneficiando as plantas. Mas Ricks disse que os micróbios do solo estão envolvidos em muitos processos que podem ajudar as plantas a resistir ao estresse.
“Os micróbios são responsáveis pela ciclagem de nutrientes e carbono, portanto, estejam ou não facilitando ou não o acesso das plantas à água, eles ainda podem liberar nutrientes que tornam a planta mais saudável e resistente ao estresse”, disse ele.
Ricks hesitou em afirmar que seu estudo mudaria paradigmas na pesquisa ecológica, especialmente considerando que era um experimento de estufa focado em micróbios do solo de vida livre e um único tipo de estresse ambiental. Mas ele espera que isso encoraje outros cientistas a considerar controles sem micróbios e sem plantas em estudos futuros. Eles podem apenas revelar o que realmente está acontecendo sob nossos pés.
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