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Nova pesquisa em Ciência está mostrando como a ascensão da agricultura moderna transformou uma planta nativa da América do Norte, o waterhemp comum, em uma erva daninha agrícola problemática.
Uma equipe internacional liderada por pesquisadores da University of British Columbia (UBC) comparou 187 amostras de waterhemp de fazendas modernas e zonas úmidas vizinhas com mais de 100 amostras históricas que datam de 1820 e que foram armazenadas em museus da América do Norte. Assim como o sequenciamento de antigos restos humanos e neandertais resolveu os principais mistérios da história humana, estudar a composição genética da planta nos últimos dois séculos permitiu aos pesquisadores observar a evolução em ação em ambientes em mudança.
“As variantes genéticas que ajudam a planta a se sair bem em ambientes agrícolas modernos aumentaram para altas frequências notavelmente rapidamente desde a intensificação agrícola na década de 1960”, disse a primeira autora Dra. Julia Kreiner, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Botânica da UBC.
Os pesquisadores descobriram centenas de genes em todo o genoma da erva que ajudam seu sucesso nas fazendas, com mutações em genes relacionados à tolerância à seca, crescimento rápido e resistência a herbicidas aparecendo com frequência. “Os tipos de mudanças que estamos impondo em ambientes agrícolas são tão fortes que têm consequências em habitats vizinhos que normalmente pensamos serem naturais”, disse o Dr. Kreiner.
As descobertas podem informar os esforços de conservação para preservar áreas naturais em paisagens dominadas pela agricultura. Reduzir o fluxo gênico de locais agrícolas e escolher populações naturais mais isoladas para proteção pode ajudar a limitar a influência evolutiva das fazendas.
Waterhemp comum é nativa da América do Norte e nem sempre foi uma planta problemática. No entanto, nos últimos anos, tornou-se quase impossível erradicar a erva daninha das fazendas, graças a adaptações genéticas, incluindo resistência a herbicidas.
“Embora o cânhamo normalmente cresça perto de lagos e riachos, as mudanças genéticas que estamos vendo permitem que a planta sobreviva em terras mais secas e cresça rapidamente para superar as plantações”, disse a coautora Dra. Sarah Otto, professora da Universidade de Killam. da Colúmbia Britânica. “Waterhemp basicamente evoluiu para se tornar mais uma erva daninha, dada a força com que foi selecionada para prosperar junto com as atividades agrícolas humanas”.
Notavelmente, cinco das sete mutações resistentes a herbicidas encontradas nas amostras atuais estavam ausentes nas amostras históricas. “As fazendas modernas impõem um forte filtro determinando quais espécies de plantas e mutações podem persistir ao longo do tempo”, disse o Dr. Kreiner. “Sequenciando os genes da planta, os herbicidas se destacaram como um dos filtros agrícolas mais fortes, determinando quais plantas sobrevivem e quais morrem”.
Waterhemp carregando qualquer uma das sete mutações resistentes a herbicidas produziu uma média de 1,2 vezes mais descendentes sobreviventes por ano desde 1960 em comparação com plantas que não têm as mutações.
Mutações resistentes a herbicidas também foram descobertas em habitats naturais, embora com menor frequência, o que levanta questões sobre os custos dessas adaptações para a vida vegetal em ambientes não agrícolas. “Na ausência de aplicações de herbicida, ser resistente pode custar caro para uma planta, então as mudanças que acontecem nas fazendas estão afetando a aptidão da planta na natureza”, disse o Dr. Kreiner.
As práticas agrícolas também remodelaram onde variantes genéticas específicas são encontradas em toda a paisagem. Nos últimos 60 anos, uma variedade de ervas daninhas do sudoeste fez uma progressão crescente para o leste da América do Norte, espalhando seus genes nas populações locais como resultado de sua vantagem competitiva em contextos agrícolas.
“Esses resultados destacam o enorme potencial de estudar genomas históricos para entender a adaptação das plantas em escalas de tempo curtas”, diz o Dr. Stephen Wright, co-autor e professor de Ecologia e Biologia Evolutiva da Universidade de Toronto. “A expansão desta pesquisa em escalas e espécies ampliará nossa compreensão de como a agricultura e as mudanças climáticas estão impulsionando a rápida evolução das plantas”.
“Entender o destino dessas variantes e como elas afetam as plantas em populações ‘selvagens’ não agrícolas é um próximo passo importante para o nosso trabalho”, disse o professor John Stinchcombe, da Universidade de Toronto, coautor do estudo.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade da Colúmbia Britânica. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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