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O que acontece dentro da planta carnívora Venus Flytrap quando ela pega um inseto? A nova tecnologia levou a descobertas sobre a sinalização elétrica que faz com que a armadilha se feche. A tecnologia bioeletrônica permite pesquisas avançadas sobre como as plantas reagem ao ambiente e ao estresse.
A maioria das pessoas sabe que o sistema nervoso em humanos e outros animais envia impulsos elétricos. Mas as plantas também têm sinais elétricos, embora não tenham sistema nervoso? Sim, as plantas possuem sinais elétricos que são gerados em resposta ao toque e fatores de estresse, como feridas causadas por herbívoros e ataques às suas raízes. Ao contrário dos animais, que podem sair do caminho, as plantas devem lidar com fatores de estresse onde crescem.
“Atualmente há uma grande necessidade de desenvolver plantas mais resistentes ao estresse, para que possamos cultivar alimentos e ter florestas saudáveis também no futuro. Por isso é importante entendermos como as plantas respondem ao estresse, e acho que essa nova tecnologia pode contribuir nessa área de pesquisa.” afirma Eleni Stavrinidou, professora associada do Departamento de Ciência e Tecnologia da Universidade de Linköping, na Suécia, e líder do grupo Electronic Plants.
Acontece que em algumas plantas os sinais elétricos estão correlacionados com movimentos rápidos. A planta carnívora Venus Flytrap (Dionaea muscipula) é usada por pesquisadores como um sistema modelo para sinalização elétrica rápida em plantas.
O lado interno da armadilha Venus Flytrap tem pequenos pelos sensoriais. A dobra de um fio de cabelo, por exemplo, por um inseto, pode fazer com que a armadilha se feche. Os animais capturados são então decompostos por uma enzima na armadilha, e a planta absorve os nutrientes. Mas para a armadilha fechar, os pelos sensoriais precisam ser tocados duas vezes em cerca de 30 segundos. Dessa forma, a planta pode economizar energia ao não se fechar toda vez que um fio de cabelo é estimulado por outras coisas além de uma presa em potencial.
A sinalização elétrica em organismos vivos é baseada em uma diferença de voltagem entre o interior das células e o ambiente externo. Essa diferença de voltagem é criada quando os íons, ou seja, átomos eletricamente carregados, são movidos entre o interior e o exterior da célula. Quando um sinal é acionado – por exemplo, por estimulação mecânica na forma de dobrar um fio de cabelo sensorial – os íons fluem muito rápido através da membrana celular. A rápida mudança na tensão dá origem a um impulso que se propaga.
Existe um amplo conhecimento sobre como os impulsos nervosos funcionam em humanos e outros animais. Mas quando se trata de plantas, que não possuem sistema nervoso, ainda há muito a ser descoberto.
Em seu estudo, publicado na Avanços da ciência, os pesquisadores demonstram uma tecnologia de matriz de múltiplos eletrodos que é usada para examinar o surgimento e a propagação do sinal elétrico em uma armadilha de moscas de Vênus. Essa nova tecnologia foi desenvolvida por pesquisadores da Linköping University em colaboração com pesquisadores da Columbia University, que usam essa tecnologia para estudos de neurociência em animais.
O dispositivo de medição recém-desenvolvido consiste em um filme muito fino com eletrodos nele. Por ser quase tão fino quanto o filme plástico usado para cobrir alimentos, ele segue a curvatura da parte externa dos lóbulos da planta. Os pesquisadores cutucaram um fio de cabelo sensorial e, usando cerca de 30 eletrodos, mediram o sinal no lóbulo. Eles também filmaram os movimentos da planta, para poder correlacionar o sinal elétrico com o fechamento da Venus Flytrap.
Em pesquisas anteriores, na maioria das vezes, apenas um ponto de medição era usado, o que não permitia identificar a origem do sinal, nem suas direções de propagação.
“Agora podemos dizer com certeza que o sinal elétrico se origina nos pêlos sensoriais do Venus Flytrap. Com nossa tecnologia, também podemos ver que o sinal se espalha principalmente radialmente a partir do pêlo, sem nenhuma direção clara”, diz Eleni Stavrinidou.
A nova tecnologia de medição também permite que os pesquisadores descubram novas informações.
“Como pudemos medir os sinais de toda a armadilha, vemos que os sinais às vezes são espontâneos e vêm de pelos sensoriais que não foram estimulados. Isso é muito interessante e ainda não sabemos por que isso acontece ou qual é a função. Um dos aspectos mais importantes deste estudo é que mostramos que as tecnologias bioeletrônicas, amplamente utilizadas na pesquisa biomédica, também podem ser aplicadas à pesquisa em fisiologia vegetal, abrindo possibilidades para novas descobertas”, diz Eleni Stavrinidou.
A pesquisa recebeu financiamento da Fundação Sueca para Pesquisa Estratégica, do Programa de Pesquisa e Inovação Horizon 2020 da UE e da Área de Pesquisa Estratégica do Governo Sueco em Ciência de Materiais em Materiais Funcionais Avançados (AFM) na Universidade de Linköping.
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