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Você pode pensar que as flores não têm muita escolha sobre com quem acasalar, já que elas estão enraizadas no chão e não podem se mover.
Mas quando cientistas de Nagoya, no Japão, usaram microscópios poderosos para estudar o processo de fertilização, eles ficaram surpresos ao descobrir que a parte feminina de uma planta com flores (óvulos) podia repelir o esperma do pólen e direcioná-lo para óvulos não fertilizados próximos na mesma planta.
Primeiro, é importante entender como funciona a reprodução em plantas com flores. Assim como os animais, as plantas com flores se envolvem em reprodução sexuada, onde as partes masculina e feminina se juntam e criam uma nova vida.
Tanto em plantas com flores quanto em animais, essas células reprodutivas, também conhecidas como gametas, contêm metade do número de cromossomos encontrados em células adultas normais. A fusão de gametas restaura o número normal de cromossomos e permite o desenvolvimento de um embrião que pode eventualmente se desenvolver em um adulto, como as plantas e as pessoas que você vê ao seu redor.
Muitas pessoas pensam em plantas como verduras bonitas. Essenciais para o ar limpo, sim, mas organismos simples. Uma mudança radical na pesquisa está abalando a maneira como os cientistas pensam sobre as plantas: elas são muito mais complexas e mais parecidas conosco do que você pode imaginar. Este campo florescente da ciência é muito agradável para fazer justiça em uma ou duas histórias.
Este artigo faz parte de uma série, Plant Curious, que explora estudos científicos que desafiam a maneira como você vê a vida vegetal.
A maioria dos organismos produz muito mais espermatozoides do que óvulos. Na reprodução de mamíferos, os espermatozoides são altamente móveis, e muitos chegam ao óvulo quase ao mesmo tempo. No entanto, a fertilização múltipla raramente acontece. Isso introduziria cromossomos desnecessários, desequilibraria o genoma do embrião e provavelmente levaria a anormalidades no desenvolvimento, incluindo a morte.
Plantas floridas enfrentam desafios semelhantes para combinar um espermatozoide com um óvulo, mas lidam com isso de forma bem diferente de mamíferos como nós. Até mesmo a produção de óvulos e espermatozoides em plantas é mais complexa.
O pólen, que carrega os gametas masculinos, é produzido em órgãos especializados chamados anteras. Essas são as partes ovais que formam o topo do estame. Quando as anteras se rompem, o que precisa ser sincronizado com o desenvolvimento da flor, os grãos de pólen maduros são expostos. Esses grãos de pólen são transferidos para as partes femininas da flor, geralmente com a ajuda do vento, insetos, pássaros ou outros polinizadores. Mas vários guardiões biológicos, ou barreiras, garantem que apenas os pares apropriados aconteçam.
ABVetor/Shutterstock
Quando o pólen chega à superfície pegajosa e receptiva da parte feminina da flor, chamada estigma, que faz parte do pistilo, o pólen tem que germinar no estigma. Ele então cresce para baixo através do estilo, em direção ao óvulo, que reside profundamente dentro do óvulo. O pólen só pode fazer isso se for compatível com o pistilo. Assim como nos animais, a reprodução dentro da família pode ter desvantagens nas plantas, como crescimento deficiente.
Para evitar esses problemas, cerca de 50% das espécies de plantas com flores desenvolveram um mecanismo chamado autoincompatibilidade, que ajuda a prevenir a endogamia. Por exemplo, quando o pólen e as proteínas do pistilo se reconhecem como sendo da mesma planta, um sinal é enviado para bloquear o crescimento do tubo polínico, impedindo a fertilização.
Mas muitos grãos de pólen podem pousar em um estigma e germinar. Então, como as plantas garantem que cada óvulo seja penetrado por apenas um tubo polínico? Usando microscopia de células vivas junto com rastreadores fluorescentes especiais, os cientistas podem observar e medir mudanças dentro das células. Essa tecnologia nos ajuda a entender como o crescimento do tubo polínico é controlado pelo monitoramento de diferentes aspectos da atividade celular, como níveis de energia, acidez e estruturas celulares.
O estudo recente do Japão usou técnicas avançadas de imagem para mostrar que os sinais de proteína guiam um tubo polínico para um óvulo individual dentro do ovário, por meio de um processo chamado quimiotaxia. A quimiotaxia atua um pouco como um sistema de navegação onde a ponta crescente do tubo polínico se aloja na fonte desses sinais de proteína.
O sistema também garante que cada óvulo pareie com apenas um tubo polínico. Os pesquisadores descobriram que o sistema também inclui um sinal de repulsão. Uma vez que um tubo polínico é fixado em um óvulo em particular, um sinal diferente impede que tubos polínicos adicionais se aproximem do mesmo óvulo e redireciona os tubos polínicos para outros óvulos.
Essa orquestração precisa garante uma fertilização bem-sucedida e uma produção eficiente de sementes, o que é essencial para a produção de nossos alimentos.
Há outra barreira quando o tubo polínico libera as células espermáticas no óvulo. A maioria das plantas não floríferas, muitas vezes chamadas de “inferiores”, como samambaias, musgos e algas, têm gametas masculinos móveis que são semelhantes aos espermatozoides animais. O esperma de plantas floríferas, no entanto, perdeu sua mobilidade e é entregue aos seus destinos pelo tubo polínico, que pode crescer a velocidades de até 1 cm por hora.
Ao longo de sua jornada dentro das partes femininas da flor (o estigma, o estilete e o óvulo), ocorre uma comunicação intensa entre o tubo polínico e as várias partes do pistilo. O óvulo secreta atrativos, pequenas proteínas chamadas LUREs, que guiam os tubos polínicos para crescer em sua direção. Uma vez que o tubo atinge o óvulo, ele entra e libera suas duas células espermáticas.
Em uma reviravolta evolutiva fascinante, esses dois espermatozoides realizam uma fertilização dupla: um espermatozoide fertiliza o óvulo enquanto o outro fertiliza uma célula especial chamada célula central. O óvulo fertilizado se desenvolve no embrião que crescerá em uma nova planta, enquanto a célula central fertilizada cria um endosperma. O endosperma é um tipo de tecido que sustenta e alimenta o embrião, assim como a placenta dos mamíferos alimenta o bebê ainda não nascido.
Embora o endosperma seja temporário em muitas espécies e a semente seja basicamente apenas um embrião, nas gramíneas, o endosperma constitui uma grande parte da semente madura que colhemos para fazer alimentos como pão, arroz e mingau.
As plantas são tão diferentes de nós que é fácil descartá-las como simples. Mas a cada ano os cientistas estão aprendendo mais sobre o quão intrincadas e complexas são suas vidas.
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