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Flores como o hibisco usam um modelo invisível estabelecido muito cedo na formação das pétalas que determina o tamanho de seus alvos — um pré-padrão crucial que pode impactar significativamente sua capacidade de atrair abelhas polinizadoras.
O estudo, realizado por pesquisadores do Laboratório Sainsbury da Universidade de Cambridge, também descobriu que as abelhas preferem alvos maiores do que menores e voam 25% mais rápido entre discos de flores artificiais com alvos maiores — o que pode aumentar a eficiência tanto das abelhas quanto das flores.
Padrões nas flores das plantas guiam insetos, como abelhas, para o centro da flor, onde o néctar e o pólen aguardam, aumentando as chances de polinização bem-sucedida da planta. Apesar de sua importância, surpreendentemente pouco se sabe sobre como esses padrões de pétalas se formam e como eles evoluíram para a vasta diversidade que vemos hoje, incluindo manchas, listras, veias e alvos.
Usando uma pequena planta de hibisco como modelo, os pesquisadores compararam plantas intimamente relacionadas com o mesmo tamanho de flor, mas com três padrões de alvo de tamanhos diferentes, apresentando um centro roxo escuro cercado por branco. H. richardsonii (pequeno alvo cobrindo 4% do disco da flor), H. trionum (alvo médio cobrindo 16%) e uma linha transgênica (mutação) de H. trionum (grande alvo cobrindo 36%).
Eles descobriram que um pré-padrão é estabelecido na superfície da pétala bem cedo na formação da flor, muito antes de a pétala mostrar qualquer cor visível. A pétala age como uma tela de “pintar por números”, onde diferentes regiões são predeterminadas para desenvolver cores e texturas específicas muito antes de começarem a parecer diferentes umas das outras.
A pesquisa também mostra que as plantas podem controlar e modificar precisamente a forma e o tamanho desses padrões usando múltiplos mecanismos, com possíveis implicações para a evolução das plantas. Ao ajustar esses designs, as plantas podem ganhar uma vantagem competitiva na disputa para atrair polinizadores ou talvez começar a atrair diferentes espécies de insetos.
Estas descobertas foram publicadas em Avanços da Ciência.
A Dra. Edwige Moyroud, que lidera uma equipe de pesquisa que estuda os mecanismos subjacentes à formação de padrões em pétalas, explicou: “Se uma característica pode ser produzida por métodos diferentes, isso dá à evolução mais opções para modificá-la e criar diversidade, semelhante a um artista com uma grande paleta ou um construtor com um extenso conjunto de ferramentas. Ao estudar como os padrões do alvo mudam, o que realmente estamos tentando entender é como a natureza gera biodiversidade.”
A autora principal, Dra. Lucie Riglet, investigou o mecanismo por trás do padrão das pétalas de hibisco analisando o desenvolvimento das pétalas nas três flores de hibisco que tinham o mesmo tamanho total, mas diferentes padrões de alvo.
Ela descobriu que o pré-padrão começa como uma pequena região em forma de crescente muito antes do alvo ser visível em pétalas minúsculas com menos de 0,2 mm de tamanho.
O Dr. Riglet disse: “No estágio inicial que pudemos dissecar, as pétalas tinham cerca de 700 células e ainda eram esverdeadas, sem pigmento roxo visível e sem diferença no formato ou tamanho das células. Quando a pétala se desenvolve para 4000 células, ela ainda não tem nenhum pigmento visível, mas identificamos uma região específica onde as células eram maiores do que as vizinhas ao redor. Este é o pré-padrão.”
Essas células são importantes porque marcam a posição do limite do alvo, a linha na pétala onde a cor muda de roxo para branco — sem limite não há alvo!
Um modelo computacional desenvolvido pelo Dr. Argyris Zardilis forneceu mais insights e, combinando modelos computacionais e resultados experimentais, os pesquisadores mostraram que o hibisco pode variar as dimensões do alvo bem cedo durante a fase de pré-padronização ou modular o crescimento em qualquer região do alvo, ajustando a expansão ou divisão celular, mais tarde no desenvolvimento.
O Dr. Riglet então comparou o sucesso relativo dos padrões de alvo em atrair polinizadores usando discos de flores artificiais que imitavam as três dimensões diferentes de alvo. O Dr. Riglet explicou: “As abelhas não só preferiram os alvos médios e maiores em vez do alvo pequeno, como também foram 25% mais rápidas visitando esses discos de flores maiores. Forragear requer muita energia e, portanto, se uma abelha pode visitar 4 flores em vez de 3 flores ao mesmo tempo, isso provavelmente é benéfico para a abelha e também para as plantas.”
Os pesquisadores acham que essas estratégias de pré-padronização podem ter raízes evolutivas profundas, influenciando potencialmente a diversidade de padrões de flores em diferentes espécies. O próximo passo para a equipe de pesquisa de Edwige Moyroud é identificar os sinais responsáveis por gerar esses padrões iniciais e explorar se mecanismos de pré-padronização semelhantes são usados em outros órgãos da planta, como folhas.
Esta pesquisa não apenas avança nossa compreensão da biologia vegetal, mas também destaca as conexões complexas entre as plantas e seus ambientes, mostrando como designs naturais precisos podem desempenhar um papel fundamental na sobrevivência e evolução das espécies.
Por exemplo, H. richardsoniique tem o menor alvo das três plantas de hibisco estudadas nesta pesquisa, é uma planta nativa da Nova Zelândia em perigo crítico de extinção. H. trionum também é encontrada na Nova Zelândia, mas não é considerada nativa, e é amplamente distribuída pela Austrália e Europa e se tornou uma planta daninha naturalizada na América do Norte. Pesquisas adicionais são necessárias para determinar se o tamanho maior do alvo ajuda H. trionum a atrair mais polinizadores e aumentar seu sucesso reprodutivo.
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