Uma antiga forma de comunicação das plantas ainda atrai polinizadores usando calor.

Blocos de cor vibrante e aromas sedutores chamam atenção, mas são apenas uma parte do repertório que as plantas utilizam para atrair polinizadores.

Um novo estudo mostra, pela primeira vez, que algumas plantas também produzem calor - e que esse aquecimento funciona como isca para insetos, que então ajudam na polinização. Mais do que isso: os autores sugerem que esse pode ter sido um dos primeiros recursos evolutivos do reino vegetal para chamar polinizadores, surgido há centenas de milhões de anos.

As protagonistas são as cicadáceas, um grupo botânico que mudou relativamente pouco desde o Jurássico. Entender como elas geram calor esclarece um capítulo intrigante da coevolução entre plantas e os polinizadores dos quais dependem para se reproduzir.

"Muito antes de pétalas e perfume", afirma a bióloga evolutiva Wendy Valencia-Montoya, da Universidade Harvard, "plantas e besouros se encontravam sentindo o calor".

Há décadas, cientistas sabem que plantas - inclusive cicadáceas - podem ser termogênicas, isto é, capazes de produzir calor. Algumas chegam a ficar até 35 graus Celsius acima da temperatura do ambiente.

Valencia-Montoya e colegas suspeitaram que, no caso das cicadáceas, o alto custo energético de aquecer estruturas vegetais indicava uma vantagem clara. E se o calor, imaginaram, fosse uma estratégia voltada diretamente à reprodução?

Como são as cicadáceas e por que seus cones importam

À primeira vista, cicadáceas lembram samambaias-arbóreas, embora não sejam aparentadas. Elas têm troncos cilíndricos e folhas rígidas em formato de pena que brotam no topo, além de cones que funcionam como estruturas reprodutivas.

Essas plantas são dióicas: cada indivíduo produz apenas gametas masculinos ou femininos. As plantas masculinas formam cones que produzem pólen; já as femininas desenvolvem cones com óvulos que, após a polinização, dão origem a sementes.

Como o aquecimento ocorre apenas nos cones, fazia sentido propor que a termogênese estivesse ligada à reprodução. O desafio, porém, era demonstrar isso de forma convincente.

Calor em ciclos: cicadáceas aquecem no relógio circadiano

A equipe concentrou o trabalho em uma espécie chamada Zamia furfuracea, encontrada no México. Ela depende exclusivamente de um besouro, Rhopalotria furfuracea, para ser polinizada.

Com imagens térmicas, os pesquisadores observaram que os cones esquentam seguindo um ritmo circadiano rígido, sempre no mesmo horário do dia. Por volta do meio da tarde, a temperatura nos cones masculinos começa a subir, atinge um pico e depois diminui. Já os cones femininos iniciam o aquecimento três horas mais tarde.

O padrão se repete a cada 24 horas, o que indica que o processo é comandado por um relógio genético interno, e não por pistas externas como luz, humidade ou variações de temperatura.

O movimento dos besouros acompanha o aquecimento dos cones

O comportamento dos besouros revelou a peça que faltava. Quando os cones masculinos esquentam, os insetos se concentram neles. Em seguida, quando a temperatura aumenta nos cones femininos, os besouros migram para lá - levando consigo uma camada de pólen.

"Essa foi uma das primeiras evidências realmente convincentes de que isso provavelmente está ligado à polinização", diz Nicholas Bellono, biólogo celular da Universidade Harvard. "As plantas masculinas e femininas estavam de fato aquecendo de um jeito controlado pelo ciclo circadiano - e a gente conseguia ver que isso se encaixava com o movimento dos besouros."

Uma análise mais detalhada de plantas e insetos, então, apontou quais mecanismos biológicos sustentam essa simbiose.

Nas cicadáceas, um gene chamado AOX1 entra em atividade intensa, contornando a produção normal de ATP nas mitocôndrias e levando essas “usinas” celulares a converter combustível diretamente em calor. O resultado são aumentos de temperatura estáveis e prolongados, suficientes para atrair os besouros.

Nos besouros, por sua vez, existem sensores na ponta das antenas chamados sensilas celocônicas. Eles reagem diretamente à radiação infravermelha térmica por meio do canal iónico TRPA1 - o mesmo tipo de mecanismo associado à perceção de calor em outros animais, como as serpentes.

Ao eliminar outras pistas ambientais às quais os besouros poderiam responder, os pesquisadores confirmaram que os insetos realmente se orientam pelo calor radiante. E, quando o canal iónico foi desativado, os besouros deixaram de reagir ao mesmo estímulo, estabelecendo a primeira ligação direta já observada entre a deteção de calor via TRPA1 e a polinização.

Infravermelho versus cor: um sinal simples em um mundo que mudou

Atualmente, restam apenas 300 espécies de cicadáceas no mundo, e a maioria é considerada ameaçada de extinção. Isso pode estar relacionado, em parte, à ascensão das plantas com flores, que se tornaram dominantes entre 112 e 93 milhões de anos atrás.

O infravermelho fornece essencialmente um sinal de “um canal” - a intensidade - enquanto a cor permite combinações quase infinitas. À medida que as plantas com flores se diversificaram e os insetos evoluíram uma visão de cor mais sofisticada, os sinais térmicos mais simples das cicadáceas podem ter se tornado uma desvantagem.

Além disso, com a proliferação das plantas com flores, os insetos podem ter mudado em resposta, desenvolvendo visão de cor e capacidades sensoriais mais complexas, ao mesmo tempo em que os besouros polinizadores de cicadáceas permaneceram especializados em pistas infravermelhas noturnas.

As interações entre plantas, seus simbiontes, seus polinizadores, seus predadores e, em alguns casos, suas presas, são difíceis de perceber para os humanos. O achado indica que mal começámos a arranhar a superfície desse tipo de comunicação ecológica.

"Isso basicamente adiciona uma nova dimensão de informação que plantas e animais estão usando para se comunicar e que a gente não conhecia antes", diz Valencia-Montoya. "A gente sabia do cheiro e sabia da cor, mas não sabia que o infravermelho podia atuar como um sinal de polinização."

A pesquisa foi publicada na revista Science.