Cientistas desvendam segredo do mecanismo de fechamento de planta carnívora

Coitada da mosca que pousa em uma dioneia. Quando o inseto toca as estruturas semelhantes a pelos dessa notável planta carnívora, sua armadilha se fecha, condenando a vítima a ser digerida ao longo de vários dias por enzimas secretadas. Cientistas descobriram agora o mecanismo físico por trás desse fechamento repentino.

Pesquisadores afirmaram que experimentos mostraram que o fechamento da armadilha da planta carnívora Vênus é iniciado por um rápido amolecimento das paredes celulares na camada externa da armadilha da planta, que é uma folha altamente modificada dividida em dois lóbulos articulados que se assemelham a mandíbulas com dentes.

Por mais de um século, a hipótese predominante era que o fechamento da armadilha era impulsionado por uma rápida redistribuição de água dentro da folha, com a água se movendo entre as células para inchar um lado da folha. A nova pesquisa aponta para um mecanismo biológico diferente.

"Uma das plantas mais emblemáticas do mundo ainda consegue nos surpreender. Após mais de um século de pesquisas, continuamos descobrindo coisas fundamentalmente novas sobre o funcionamento da planta carnívora Vênus", afirmou o físico Yoël Forterre, do CNRS (Centro Nacional de Pesquisa Científica da França) e da Universidade de Aix-Marselha, autor principal do estudo publicado na quinta-feira na revista Science .

A dioneia (ou planta carnívora do gênero Venus flytrap) é uma pequena planta carnívora nativa de uma região restrita da Carolina do Norte e da Carolina do Sul, nos Estados Unidos. Como muitas plantas carnívoras, ela cresce em ambientes pobres em nutrientes e complementa sua nutrição capturando e digerindo insetos.

Em experimentos conduzidos em Marselha, os pesquisadores utilizaram imagens de alta velocidade, medições mecânicas por indentação da camada externa da planta e modelagem mecânica. Eles também mediram o transporte de água dentro do tecido vegetal para descartar essa possibilidade como mecanismo envolvido.

"A planta utiliza pelos sensíveis especializados localizados na superfície interna da armadilha. Quando um inseto toca esses pelos duas vezes em um curto período de tempo, a armadilha se fecha. O fechamento pode ocorrer em apenas um décimo de segundo", disse Forterre.

"Nossa hipótese é que a armadilha já esteja mecanicamente carregada antes de ser acionada, de forma semelhante a uma mola. Quando a armadilha é estimulada, as paredes celulares da camada epidérmica externa amolecem rapidamente em cerca de 30 a 40%, o que significa que a parede celular se torna mais flexível. Isso libera tensões internas armazenadas no tecido e faz com que a armadilha se dobre e se feche. O amolecimento ocorre em cerca de um segundo", disse Forterre.

Quando a armadilha se fecha, o inseto fica selado lá dentro para ser digerido.

"Ao medir diretamente a mecânica da armadilha viva enquanto ela responde, identificamos o 'motor' interno que impulsiona a folha além de seu limite de instabilidade e desencadeia o fechamento repentino que a fecha", disse a física e principal autora do estudo, Jeongeun Ryu, que trabalhou no estudo como pesquisadora de pós-doutorado no CNRS e na Universidade de Aix-Marselha.

Após a planta absorver o líquido rico em nutrientes produzido pelos processos digestivos, a armadilha se reabre, deixando para trás o exoesqueleto vazio do inseto.

"O que acho notável é que a evolução muitas vezes não inventa mecanismos totalmente novos, mas sim reutiliza e aprimora os já existentes. Sabe-se que as plantas modificam as propriedades mecânicas de suas paredes celulares durante o crescimento, mas a planta carnívora Vênus parece levar esse mecanismo ao extremo, utilizando-o em uma escala de tempo de cerca de um segundo", disse Forterre.

Existem aproximadamente 800 espécies conhecidas de plantas carnívoras. Elas não são todas intimamente relacionadas, o que indica que o hábito de comer carne evoluiu independentemente diversas vezes durante a evolução das plantas.

O mecanismo de fechamento da planta carnívora Vênus é um tema que há muito interessa a cientistas, incluindo Charles Darwin, o naturalista do século XIX que desenvolveu a teoria da evolução por seleção natural. Os pesquisadores vislumbram potenciais aplicações práticas em suas descobertas.

"Até onde sabemos, esta é a primeira vez que uma mudança tão rápida nas propriedades mecânicas das paredes celulares foi observada em uma planta", disse Ryu.

"Isso resolve uma questão que remonta a Darwin — o que impulsiona um dos movimentos mais rápidos do reino vegetal — e aponta para uma nova forma de um ser vivo se mover: não bombeando fluido ou simplesmente colapsando, mas ajustando ativamente a rigidez de seu próprio material. Esse princípio poderia eventualmente inspirar robôs flexíveis ou materiais inteligentes, embora isso ainda seja uma perspectiva de longo prazo", disse Ryu.