Por que as plantas se movem? Cientistas resolvem um antigo mistério que intrigou Charles Darwin

Um estudo revelou que os movimentos erráticos de um girassol ajudam-no a localizar a luz solar, fornecendo informações sobre o comportamento das plantas e potenciais benefícios agrícolas.

Num novo estudo, físicos dos Estados Unidos e de Israel podem ter conseguido encontrar uma explicação para um comportamento estranho no crescimento das plantas, um mistério que intrigou o próprio Charles Darwin durante as últimas décadas da sua vida.

Para muitas pessoas, as plantas podem parecer estáticas e até um pouco monótonas. Mas a coisa verde realmente se move muito. Se você assistir a um vídeo de lapso de tempo de uma muda de girassol brotando do solo, por exemplo, ela não cresce em linha reta. Em vez disso, à medida que um girassol cresce, a sua coroa gira em círculos, torce-se em espirais e, geralmente, contorce-se – embora muito lentamente.

Agora, pesquisadores liderados por Orit Peleg, da Universidade do Colorado Boulder, e Yasmin Meroz, da Universidade de Tel Aviv, descobriram um papel para esses movimentos caóticos, também conhecidos como “giros”. Em experimentos em estufas e simulações de computador, o grupo mostrou que os girassóis se beneficiam da rotação para procurar manchas de luz solar no ambiente circundante.

“Muitas pessoas realmente não levam em conta o movimento das plantas, porque nós, como humanos, normalmente olhamos para as plantas na taxa de quadros errada”, disse Peleg, um dos autores do estudo e professor associado do Instituto BioFrontiers e do Departamento de Computação. Ciência.

A equipe publicou seus resultados em 15 de agosto na revista Revisão Física X.

Estas descobertas poderão um dia ajudar os agricultores a criar novas estratégias para cultivar uma variedade de culturas em regimes mais eficientes.

“Nossa equipe trabalha muito nas interações sociais em enxames de insetos e outros grupos de animais”, disse Chantal Nguyen, autora principal e pesquisadora de pós-doutorado na BioFrontiers.

“Mas esta pesquisa é particularmente interessante porque vemos dinâmicas semelhantes nas plantas. Elas estão enraizadas no solo.”

A escolha de Darwin

As plantas normalmente não se movem como os animais, acrescentou Nguyen, mas, em vez disso, movem-se crescendo em diferentes direções ao longo do tempo. Este fenómeno fascinou Darwin muito depois do seu regresso da viagem no navio de guerra Beagle. De acordo com relatos históricos.

Na década de 1860, Darwin, que sofria então de uma série de doenças que limitavam sua mobilidade, passava dias observando plantas em sua casa. Ele plantou sementes de pepino e outras plantas. ClassificarEles então rastrearam como suas coroas se moviam dia após dia – e os mapas resultantes pareciam aleatórios e malucos.

“Tenho muito prazer com meus cachos – é exatamente o tipo de incômodo que combina comigo.” Ele escreveu para um amigo em 1863.

Quer Darwin achasse graça ou não, ele não conseguia explicar por que alguns de seus cabelos estavam torcidos.

É um mistério que também intrigou Meroz, físico de formação. Um estudo realizado em 2017 Esta pesquisa apontou-a na direção certa. Nesta pesquisa, cientistas liderados pela Universidade de Buenos Aires cultivaram fileiras de girassóis em condições restritas. Eles descobriram que as plantas se organizavam de forma natural e consistente em zigue-zague, quase como os dentes de um zíper. É provável que este arranjo ajude as plantas a maximizar o seu acesso à luz solar como um grupo.

Miroz questionou se as vibrações das plantas poderiam ser o motor que impulsiona tais padrões no crescimento das plantas.

“Para as trepadeiras, é claramente uma questão de encontrar suportes aos quais se agarrar”, disse Miroz, professor de ciências vegetais e segurança alimentar. “Mas para outras plantas, não está claro por que vale a pena”.

Aí vem o sol

Para descobrir, ela e seus colegas plantaram cinco girassóis de uma semana em fileiras. Depois, tal como Darwin antes deles, mapearam como as plantas se moviam ao longo da semana.

Em seguida, Nguyen e Bligh desenvolveram um programa de computador para analisar os padrões que regem o crescimento do girassol. Os investigadores também puderam usar simulações de computador para ver o que aconteceria se os girassóis se movessem mais ou menos – por outras palavras, se se movessem aleatoriamente ou num padrão lento e constante.

O grupo descobriu que se as plantas digitais não se movessem, todas se afastariam umas das outras em linha reta. Em contraste, se se moverem muito, crescerão num padrão aleatório. Mas se eles se moverem com a quantidade certa de aleatoriedade, os girassóis formam aquele formato distinto em zigue-zague, que nas plantas verdadeiras proporciona um grande acesso à luz solar. Nguyen explicou que as plantas parecem girar para descobrir de onde vem a melhor luz e depois crescer nessa direção.

“Quando você adiciona um pouco de ruído ao sistema, isso permite que a planta explore seus arredores e se estabeleça nas configurações que permitem que cada planta encontre a exposição máxima à luz. Isso leva a esse lindo padrão em zigue-zague que vemos”, disse ela .

Em experimentos futuros, os pesquisadores testarão como os girassóis crescem em arranjos mais complexos. Por sua vez, Miroz está feliz em ver as plantas sendo apreciadas por sua capacidade de se mover e influenciar.

“Se todos vivêssemos na mesma escala de tempo das plantas, poderíamos andar pela rua e vê-las se movendo”, disse ela. “Provavelmente todos nós temos plantas como animais de estimação.”

Referência: “Círculos barulhentos facilitam a auto-regulação para evitar sombras em girassóis” por Chantal Nguyen, Imre Dromi, Ahron Kempinski, Gabriela E. C. Gall, Orit Peleg e Yasmin Meroz, 15 de agosto de 2024, Revisão física.
DOI: 10.1103/PhysRevX.14.031027