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segunda-feira, 22 de fevereiro de 2021

Os incríveis animais capazes de 'fazer' fotossíntese

 


CRÉDITO,GETTY IMAGES
Legenda da foto,

As sacoglossa, como esta Elysia ornata, sequestram os cloroplastos das algas para processar energia da luz solar


Aprendemos que, ao contrário dos animais, as plantas são capazes de gerar energia por meio da fotossíntese, a partir da luz solar.


O que não se sabia até recentemente é que existe um pequeno número de animais extraordinários que também são capazes de se beneficiar desse processo.


Nas plantas e algas, a fotossíntese é realizada em uma estrutura chamada cloroplasto, que contém clorofila, os pigmentos de coloração verde indispensáveis para a conversão da energia solar em energia química. Os animais, entretanto, não possuem essa organela.


Nos últimos anos, contudo, os cientistas descobriram espécies capazes de processar a luz solar realizando simbiose com as algas ou simplesmente "sequestrando" seus cloroplastos.

Elysia chlorotica


Uma delas é uma lesma ou lebre do mar — que é verde — e curiosamente parece uma folha: a Elysia chlorotica.




CRÉDITO,K.PELLETREAU ET AL. (PLOS ONE)
Legenda da foto,

A Elysia chlorotica é um exemplo emblemático de animal fotossintético


Ela é capaz de viver meses "alimentada" pela luz do sol, como se fosse uma planta.


"É o exemplo icônico de animal fotossintético", diz o professor Jordi Paps, da Escola de Ciências Biológicas da Universidade de Bristol, na Inglaterra, à BBC News Mundo, serviço em espanhol da BBC.


"Obviamente todo mundo associa a fotossíntese a plantas ou algas, mas encontrar animais que direta ou indiretamente se beneficiam da fotossíntese é algo surpreendente."


A Elysia pertence a um grupo de moluscos gastrópodes, em que também se encontram os caracóis e lesmas de jardim.


"Ela faz parte de um grupo específico de lesmas-do-mar especializadas em roubar coisas de outros organismos", explica Paps.


Assim como outros membros desse grupo, "roubam" cloroplastos de algas para incorporá-los em suas células digestivas.



CRÉDITO,GETTY IMAGES
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As lesmas do mar 'roubam' cloroplastos das algas e os incorporam ao seu sistema digestivo


"O que elas fazem é escravizar as algas para extrair os cloroplastos e se alimentar deles."


"Elas têm uma parte especial da célula onde armazenam esses cloroplastos, e como os cloroplastos não têm ideia de onde estão, são organelas e não pensam, continuam a fazer fotossíntese", explica o pesquisador.


Assim, dentro da lesma-do-mar, os cloroplastos produzem alimento a partir das matérias orgânicas da célula e da luz solar.


"Para a Elysia é estratégico: em vez de ter que ir buscar sempre a minha comida, tenho parte da minha comida internamente, que me fornece energia e matéria quando preciso", diz Paps.


Este roubo de cloroplastos é um processo chamado "cleptoplastia".



CRÉDITO,GETTY IMAGES
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A Costasiella kuroshimae também é capaz de realizar cleptoplastia


Alguns estudos mostram que os cloroplastos podem realizar fotossíntese dentro da Elysia por até nove a 12 meses — e durante todo esse período continuam a nutrir o animal.


Resta saber como a lesma consegue manter esses cloroplastos por tanto tempo dentro de seu organismo.


A Elysia não é o único molusco gastrópode capaz de realizar cleptoplastia. Há muitos outros exemplos de lebres ou lesmas do mar que roubam cloroplastos de algas para fazer fotossíntese.

Corais


Há ainda outros animais que, para fazer a fotossíntese, não só roubam parte das algas, como as "sequestram" por completo.


"Esse é o caso de alguns corais", explica Paps.


"O que eles fazem é uma simbiose com as algas."


"As algas vivem dentro dos corais, e os corais oferecem proteção às algas de predadores e mudanças ambientais, e as algas produzem alimento para os corais, assim como os cloroplastos fazem com as lebres-do-mar", completa.



CRÉDITO,GETTY IMAGES
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Os corais 'sequestram' algas inteiras para fazer simbiose


Foi observado que cada pólipo de coral abriga uma espécie de alga, e estas fornecem energia ao coral por meio da fotossíntese, auxiliando também em sua calcificação.


"O caso dos corais também é emblemático", afirma Paps.


"Porque o que estamos vendo agora com o branqueamento dos corais se deve às mudanças climáticas e à mudança nas condições químicas da água."


Essas mudanças estão fazendo com que as algas se afastem dos corais.


"Por alguma razão, quando as condições ficam hostis, as algas vão embora, abandonam o coral, e os corais morrem", explica o pesquisador.



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Legenda da foto,

Quando as algas se afastam dos corais, eles morrem


Também foi sugerido que há insetos, como a vespa oriental, que podem converter luz em eletricidade, e alguns pulgões podem tirar proveito da luz solar.


Mas os cientistas não conseguiram chegar a um consenso sobre se esses insetos são realmente "fotossintéticos".

O único vertebrado 'fotossintético'


Todas essas criaturas são seres muito distantes para nós. Mas há um vertebrado que é capaz de explorar a abundante fonte de energia do Sol para se alimentar: a salamandra manchada (Ambystima maculatum).


Esta salamandra, um anfíbio da família Ambustomatidae, também é capaz de manter uma relação simbiótica com as algas.



CRÉDITO,GETTY IMAGES
Legenda da foto,

A salamandra manchada é o único exemplo de vertebrado que faz simbiose para realizar a fotossíntese


Nesse caso, são os embriões da salamandra que se beneficiam da fotossíntese.


Foi demonstrado que as algas vivem nos ovos dentro dos embriões, onde atuariam como usinas de energia internas que geram alimento para as salamandras.


A alga entra no ovo, e lá o embrião descarta a matéria com a qual a alga se alimenta e, por sua vez, a alga realiza fotossíntese e libera oxigênio que o embrião absorve.


Estudos mostram que embriões com muitas algas têm maior probabilidade de sobreviver e se desenvolver mais rápido do que aqueles com pouca ou nenhuma alga.


"Os ovos são capazes de se integrar às algas e se alimentam da comida produzida pelas algas para levar adiante o desenvolvimento embrionário", explica Paps.


"Assim, a salamandra é o único exemplo de vertebrado que faz simbiose. Isso se chama endossimbiose (simbiose interna), uma vez que as algas estão dentro do corpo do animal."



Autor: BBC News Mundo
Fonte: BBC News Mundo
Sítio Online da Publicação: BBC News MundoData: 19/02/2021
Publicação Original: https://www.bbc.com/portuguese/geral-55919768

segunda-feira, 24 de setembro de 2018

Plantas usam açúcar produzido na fotossíntese para saber a hora



Ao perceber a quantidade de energia (açúcar) que possui, planta tem noção da passagem do tempo e pode organizar suas atividades ao longo do dia, antecipando-se à chegada do sol para fazer fotossíntese logo ao amanhecer, podendo crescer mais e melhor – Foto: Jucember/Wikimedia Commons


Uma pesquisa com a participação do Instituto de Química (IQ) da USP revela que as plantas usam o açúcar produzido na fotossíntese para regular seu relógio biológico. Os cientistas descobriram os caminhos utilizados pelas células vegetais para ajustar os horários de atividade das plantas (crescimento, metabolismo e armazenamento) à quantidade disponível de açúcar, ou seja, de energia. Assim, quando a disponibilidade é menor, a planta reduz seu ritmo de atividade. Os resultados contribuirão em estudos visando a aumentar a produtividade de cultivos como o da cana.

“O objetivo do trabalho é tentar entender como a percepção interna da quantidade de energia (açúcar) que a planta tem influencia a maneira como é percebida a passagem do tempo durante o dia”, diz o professor do IQ Carlos Hotta, que integrou o grupo de pesquisa. “Isso é importante porque é o modo das plantas se organizarem ao longo do dia, antecipando-se à chegada do Sol para poder fazer fotossíntese logo ao amanhecer. Plantas que usam o relógio biológico crescem mais e melhor.”


Professor Carlos Hotta: nível de açúcar indica situações de escassez energética – Foto: Cecília Bastos/USP Imagens

Na fotossíntese, as células das plantas capturam a luz solar, convertendo a energia do Sol em energia química e juntando gás carbônico e água para formar açúcares. “O estudo mostra que perceber o nível de açúcar é um modo da planta saber a quantidade de energia que possui, inclusive em situações de estresse, como casos de escassez”, aponta o professor. “Foi analisado como o relógio biológico da Arabidopsis thaliana, organismo modelo para estudos sobre plantas, responde à adição de açúcar”. A Arabidopsis é uma planta herbácea da família das Brassicaceae, a mesma do brócolis, da canola, da mostarda e do repolho.
Sinalização

A pesquisa descobriu que as plantas possuem moléculas que atuam como vias de sinalização, no caso a via do SnRK1, que mede o nível energético da planta, e se conecta a um fator de transcrição, o bZIP63. “O fator de transcrição é um tipo de proteína que funciona como ‘interruptor molecular’, atuando diretamente no DNA, ‘ligando’ e ‘desligando’ genes”, a partir das informações da via de sinalização, conta o pesquisador. “Há evidências de que um dos genes em que o bZIP63 atua é do relógio biológico, chamado de PRR7, o que faz com que a planta, conforme a energia disponível, altere os horários em que desempenha determinadas funções.”



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Quando há menos energia, a via que sinaliza o estresse energético está mais ativa, mas quando o açúcar é abundante, ela permanece inativada, o que inibe o fator de transcrição. “Pesquisas anteriores sobre o relógio biológico avaliavam as plantas quando havia muita energia disponível, por isso a via não era percebida”, diz Hotta. “Quando começou-se a olhar para as plantas em condições de baixa energia, foi possível notar que essa via é essencial para a planta se reorganizar diante do estresse energético, mudar seu modo de vida e sobreviver”.


Amostras de Arabidopsis thaliana: via de sinalização que orienta o relógio biológico só foi percebida pelos cientistas quando a planta está em condições de baixa energia – Foto: Cecília Bastos/USP Imagens

Os resultados da pesquisa são descritos no artigo “Circadian Entrainment in Arabidopsis by the Sugar-Responsive Transcription Factor bZIP63”, publicado em 2 de agosto na revista científicaCurrent Biology. “O estudo comprovou como os dois mecanismos moleculares impactam e regulam o funcionamento da planta”, ressalta o professor. “O próximo passo é investigar que funções são reguladas. Uma das hipóteses é de que possivelmente os mecanismos influenciem na forma que a planta armazena amido durante a noite.”




Produtividade

Hotta aponta que as descobertas do estudo poderão ser importantes em pesquisas sobre cultivos como o da cana-de-açúcar. “Saber que o açúcar é essencial para o relógio biológico muda a percepção sobre a sua função em plantas que acumulam muito açúcar, a cana, por exemplo”, observa. “Entender que o relógio biológico está associado à produtividade da planta ajuda a buscar formas de torná-la mais produtiva.”
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A pesquisa foi realizada no Laboratório de Fisiologia Molecular de Plantas do IQ, em colaboração com os pesquisadores Michel Vincentz, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Alex Webb, da University of Cambridge, e Antony Dodd, da University of Bristol (Reino Unido). “Houve uma convergência dos estudos, facilitada pelas políticas de internacionalização da ciência adotadas no Brasil”, destaca o professor. “Na Unicamp, era pesquisada a influência do estresse energético no relógio biológico, enquanto os europeus estudavam as reações do relógio biológico ao estresse”. O trabalho teve apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Mais informações: e-mail hotta@iq.usp.br, com Carlos Hotta



Autor: Jornal da USP
Fonte: Jornal da USP
Sítio Online da Publicação: Jornal da USP
Data: 24/09/2018
Publicação Original: https://jornal.usp.br/ciencias/ciencias-biologicas/plantas-usam-acucar-produzido-na-fotossintese-para-saber-a-hora/