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A família de ervas da menta, que inclui sálvia, alecrim, manjericão e até plantas lenhosas como a teca, oferece uma sacudida revigorante em nossos sentidos de olfato e paladar. Pesquisadores da Michigan State University descobriram que essas plantas diversificaram suas características naturais especializadas por meio da evolução de sua química, o que pode levar a possíveis aplicações futuras que vão desde remédios até a produção de pesticidas.
“As pessoas reconhecem facilmente os membros da família da menta por seus metabólitos especializados”, disse Björn Hamberger, professor associado e James K. Billman Jr., MD, professor doado na Faculdade de Ciências Naturais. “Os metabólitos são uma maneira eficiente de as plantas se defenderem porque não podem fugir.”
Desde 2016, Hamberger estuda metabólitos especializados em plantas chamados terpenóides, que são essenciais para proteger as plantas de predadores e patógenos e também são ingredientes comuns em agroquímicos, antioxidantes, cosméticos e fragrâncias verdes e sustentáveis.
Hamberger trabalhou com Robin Buell, um ex-pesquisador de genômica da MSU agora na Universidade da Geórgia, que sequenciou vários genomas de plantas de menta. Essa colaboração com a equipe de Buell levou as alunas de pós-graduação de Hamberger, Abigail Bryson e Emily Lanier, a descobrir como vários genomas da família das mentas evoluíram e como essas químicas surgiram nos últimos 60 a 70 milhões de anos.
“Ao longo de milhões de anos, as plantas se adaptaram e evoluíram para seus nichos específicos onde prosperam, e isso significa que essas químicas são diversas e se ajustaram claramente ao seu ambiente”, disse Hamberger. “Então, tentamos identificar e descobrir caminhos para esses metabólitos especializados que as plantas produzem.”
Adotando uma abordagem interdisciplinar, Bryson identificou a organização genômica da biossíntese de terpenoides e Lanier analisou as vias químicas. Juntos, Lanier e Bryson descobriram algo altamente incomum no genoma do beautyberry da família das mentas. Tem um grande aglomerado de genes biossintéticos. Um BGC é um grupo de genes localizados próximos no genoma que estão envolvidos nas mesmas vias metabólicas. Esses genes são como as pérolas individuais de um colar – separadas, mas conectadas. Além disso, Bryson e Lanier encontraram variantes deste BGC em seis outras espécies da família das mentas.
“Estamos aprendendo que a localização física dos genes dentro do genoma é importante”, disse Bryson. “Ele pode conduzir a evolução de vias metabólicas especializadas na planta, levando a uma vasta diversidade de compostos vegetais naturais interessantes”.
BGCs são bem conhecidos no mundo bacteriano, mas seu papel nas plantas não é totalmente compreendido. O cluster BGC da planta beautyberry contém genes que codificam duas vias terpenoides distintas. A equipe descobriu que esses terpenóides se acumulam em várias partes da planta, como folhas e raízes, e podem desempenhar papéis distintos na adaptação.
“É a mesma molécula de base, mas cada espécie está fazendo sua própria versão e modificando-a de maneiras diferentes para atender às suas necessidades de sobrevivência”, disse Lanier.
Hamberger o descreve como uma receita da qual todos têm uma cópia e mudam para atender às suas necessidades e preferências.
Pesquisas anteriores levaram a usos médicos exclusivos para plantas de hortelã. Por exemplo, o Indian Coleus pode ser usado como um tratamento natural para o glaucoma e a sálvia do Texas é um antimicrobiano natural eficaz contra a tuberculose. As novas adaptações moleculares que Hamberger e sua equipe descobriram abrem as portas para futuras aplicações de produtos vegetais naturais da família da menta.
“Nossa equipe está entusiasmada com as oportunidades dentro da família das mentas”, disse Hamberger. “Essas enzimas de menta, como na planta americana beautyberry, nos dão a capacidade de fabricar produtos naturais de plantas em laboratório, incluindo – esperamos que no futuro – repelentes naturais de mosquitos com bom cheiro”.
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