Os viscos praticamente desligaram as usinas de força de suas células. Os cientistas ainda estão tentando entender a estratégia de sobrevivência pouco ortodoxa das plantas.
As tradições da temporada de férias que remontam a séculos ligaram o romance de inverno a ramos decorativos de visco. A maneira como as folhas perenes arredondadas e os frutos brancos da planta abraçam firmemente os galhos das árvores nas quais ela cresce provavelmente inspirou essa associação. A verdade sobre essa intimidade botânica é menos romântica: o visco é uma espécie de parasita. Suas folhas produzem açúcares por fotossíntese, mas em vez de raízes, possui estruturas que perfuram os tecidos vitais da árvore hospedeira para sugar nutrientes e água.
Mas essa interdependência é ainda mais profunda, e os cientistas estão apenas começando a perceber como os viscos são únicos em nível molecular por causa disso. As células de todos os organismos multicelulares dependem das organelas chamadas mitocôndrias para produzir seu combustível bioquímico – todos os organismos multicelulares, exceto o visco. Não apenas suas mitocôndrias produzem pouco ou nada desse combustível, mas também perderam muitos dos genes necessários para produzi-lo. Nos poucos anos desde que os botânicos descobriram essa anomalia, cientistas de todo o mundo tentaram, com sucesso limitado, descobrir como os viscos conseguem esse truque.
Potências celulares ficam off-line
A primeira dica de que os viscos eram realmente sui generis foi apresentada em 2015 na Conferência Internacional de Biologia Vegetal Mitocondrial em Wroc?aw, Polônia, por Elizabeth Skippington, então pós-doutoranda no laboratório de Jeffrey Palmer na Universidade de Indiana. Ela surpreendeu o pequeno público científico com evidências publicadas posteriormente em Proceedings of the National Academy of Sciences de que uma espécie de visco (Viscum scurruloideum) tinha um genoma mitocondrial extremamente pequeno e carecia de proteínas essenciais para a respiração – a via química que permite às mitocôndrias fazer trifosfato de adenosina (ATP), o combustível molecular das células.
“Parecia que todos estavam prendendo a respiração”, disse Jennifer Senkler, bioquímica de plantas da Universidade Leibniz, na Alemanha, que participou da palestra. “No próximo intervalo, todos estavam conversando animadamente sobre isso e especulando sobre como isso poderia funcionar.”
Eles se perguntaram se Skippington não teria percebido os genes porque eles haviam se tornado irreconhecíveis ou se havia algum erro em seus métodos. Ou talvez os genes tenham se movido para o genoma nuclear – isso é algo que pode acontecer com os genes mitocondriais, afinal, e os enormes genomas dos visco (cerca de 24 vezes o tamanho do nosso) impediram até agora o sequenciamento do genoma inteiro. Todos estavam ansiosos para resolver o mistério dos genes ausentes.
“Começamos a brincar sobre pesquisadores que caem de árvores na tentativa de colocar as mãos em plantas de visco”, escreveu Senkler em um e-mail para a Quanta. Na verdade, assim que ela e seus colegas voltaram para a Alemanha, “compramos um cortador de galhos compridos e começamos a coletar visco”.
Eles não foram os únicos. Não muito longe do laboratório de Senkler em Hannover, no Instituto Max Planck de Fisiologia Molecular de Plantas em Potsdam-Golm, o bioquímico Etienne Meyer iniciou algumas investigações por conta própria. E no John Innes Centre em Norwich, Inglaterra, Janneke Balk decidiu da mesma forma cavar nas mitocôndrias do visco. A equipe de Balk logo entrou em contato com a de Meyer, e os dois laboratórios uniram forças, embora continuassem executando seus experimentos em paralelo na maior parte para garantir que os resultados fossem replicados. “Isso é o que torna a história ainda mais sólida”, disse Meyer.
No final, todas as três equipes de pesquisa chegaram à mesma conclusão: as mitocôndrias de visco não realizam o mesmo processo de geração de ATP que as mitocôndrias de todas as outras plantas, fungos e animais. Os genes de que Skippington falou estão realmente perdidos, não sofreram mutação ou reposicionamento. E ainda, ninguém sabe como os viscos sobrevivem sem eles.
Avarentos metabólicos
Em todas as outras formas de vida multicelulares estudadas até hoje – e na maioria dos eucariotos unicelulares – as mitocôndrias produzem ATP em um processo de cinco etapas. Cada etapa é realizada por um conjunto separado de proteínas, os complexos I-V. “E um deles, o primeiro complexo, está totalmente ausente nos viscos”, disse Gitte Petersen, botânica da Universidade de Estocolmo, na Suécia.
Treinado como um sistematista de plantas, Petersen a princípio pensou que talvez essa perda do complexo I pudesse ser comum. Mas quando ela e seus colegas verificaram nove outros grupos de plantas parasitas, o resto estava normal. Algo aparentemente especial aconteceu apenas nos viscos.
Quanto a como os viscos compensam a perda desses genes incrivelmente importantes, “podemos apenas especular”, disse Meyer.
As experiências mostram que os viscos produzem algum ATP; não está claro se suas mitocôndrias desempenham um grande papel nisso. A colaboração de Meyer e Balk descobriu que as plantas produzem mais proteínas para uso na glicólise, um método ineficiente de divisão de açúcares para fazer ATP que é encontrado em todas as células. No entanto, os cientistas não puderam determinar exatamente quanto ATP as plantas geram dessa forma.
Ainda assim, aumentar a glicólise o suficiente para rivalizar com a produção normal de ATP das mitocôndrias exigiria muito mais açúcar. O palpite de Meyer é que os viscos roubam açúcar de seu hospedeiro, junto com água e minerais. Eles podem até fotossintetizar mais febrilmente do que outras plantas para fazer açúcares extras para queimar, embora Meyer rotule essa ideia de “extremamente hipotética”.
Os visco também podem usar energia com avareza semelhante à de Scrooge. Tanto Senkler quanto Petersen apontaram que um estilo de vida parasita e crescimento lento podem permitir que os viscos subsistam com baixas quantidades de ATP. Na verdade, “o visco pode nos ensinar uma lição sobre como sobreviver em condições de limitação de energia”, disse Senkler.
Muito complexo para manter?
Por mais que os viscos sobrevivam com suas mitocôndrias deficientes, a grande questão sem resposta é por que essas plantas eliminaram algo aparentemente tão útil.
A suspeita de Senkler é aquele complexo que eu era muito pesado para manter. É composto por cerca de 50 proteínas que devem ser feitas em diferentes subcompartimentos da célula, montadas e encaixadas na membrana interna da mitocôndria. O custo de energia de tudo isso é considerável, mesmo que signifique mais energia no longo prazo, e “os viscos parecem evitar processos que requerem muita energia”, disse ela.
Livrar-se de traços caros de energia, ou “evolução redutiva”, é um tema comum em parasitas, observou Meyer. E perder esse conjunto específico de proteínas pode ter benefícios adicionais. Como o complexo I emite moléculas altamente reativas que podem causar danos celulares, perdê-lo pode tornar as plantas mais resistentes ao estresse. Perdas de genes mitocondriais semelhantes são frequentemente vistas em células cancerosas, o que é em parte porque as células malignas podem muitas vezes sobreviver a condições que outras células não sobreviveriam.
Mas Petersen não está convencido de que a perda seja benéfica. Pode ser que algo como uma mutação catastrófica se abateu sobre os visco no início da evolução de seu grupo, algo que acidentalmente destruiu sua capacidade de formar o complexo I. “E então o visco apenas conseguiu lidar com o que aconteceu”, disse ela, talvez porque o visco é parasita estilo de vida oferecia maneiras de compensar. Ela está curiosa para saber se o sequenciamento genético adicional pode permitir aos pesquisadores descobrir quando a perda aconteceu e se as plantas já eram parasitas.
Se acontecer que a perda do complexo das plantas foi aleatória, azar, então talvez os visco sejam como o resto de nós: eles estão fazendo de tudo para sobreviver aos feriados.
Publicado em 02/12/2021 11h53
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