UFRGS
03/04/2023

Foto: Felipe Ricachenevsky/Arquivo Pessoal – Folhas de uma planta de pepino sob deficiência de ferro

No campo da botânica, durante muito tempo prevaleceu o paradigma de que no início da linhagem das plantas se estabeleceu um único tipo de transportador para absorver ferro do solo e da água. Esse paradigma foi construído a partir de um estudo que, usando como base uma alga do gênero Chlamydomonas, constatou que ela utilizava um transportador similar ao das plantas ditas superiores (classes monocotiledôneas e dicotiledôneas), o que levou os pesquisadores a acharem que se tratava de uma característica ancestral dessas classes. Uma pesquisa feita no Programa de Pós-graduação em Biologia Celular e Molecular da UFRGS em parceria com o Instituto de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Minas Gerais mostrou que os transportadores que algas e plantas mais recentes utilizam têm características em comum, mas não são tão próximos assim.

“Isso é muito mais uma convergência evolutiva do que uma coisa ancestral na evolução”, diz Felipe Ricachenevsky, docente do PPG em Biologia Celular e Molecular da UFRGS e um dos autores do estudo. Os resultados provaram que, diferente do que se tinha como certo, as plantas possuem diferentes tipos de transportadores para absorver ferro da água e do solo. “As plantas podem ter mudado qual transportador elas usam, ou talvez usem outros que a gente não imagine. A gente tem que ser um pouco mais aberto em relação a como a planta adquire esse íon extremamente importante”, afirma o professor.

Contextualizando esse cenário evolutivo, Felipe volta no tempo e explica que a vida na Terra começou num planeta feito de ferro. Antes do surgimento do oxigênio, os seres vivos existentes dependiam do ferro para trocar elétrons. Depois que a Terra passou por um grande evento de oxidação, a fotossíntese surgiu e começou a produzir o oxigênio, que com o passar do tempo aumentou drasticamente sua concentração na atmosfera, aniquilando os organismos que não utilizavam esse elemento. Esse grande evento de oxidação teve como consequência a indisponibilização do ferro, necessário para todos os organismos. E até nos dias de hoje o ferro é um elemento difícil de se conseguir.

Um reflexo da dificuldade em se obter ferro está na dieta da população mundial. De acordo com Felipe, cerca de dois bilhões de pessoas no mundo não conseguem complementar sua nutrição com ferro por conta do consumo de alimentos com baixa concentração desse metal de transição. Ele explica que a estimativa no Brasil é de que uma em cada três crianças tenha deficiência de ferro na sua dieta. O objetivo dos pesquisadores é encontrar uma solução para o problema.

“A gente quer entender como as plantas absorvem ferro para poder levar mais ferro para aquilo que a gente come. Esse é o nosso objetivo final”

Felipe Ricachenevsky

Uma conversa no carro resulta em uma descoberta científica

A caminho de uma banca de doutorado na UFRGS, Felipe Ricachenevsky e Eduardo Del-Bem, um dos pesquisadores da UFMG envolvidos no estudo, discutiam sobre as propriedades dos mecanismos de absorção de ferro das plantas com a empolgação que compete ao espírito de quem possivelmente esbarrou em um questionamento capaz de alterar conhecimentos obtidos anteriormente. Uma vez encontrada a pergunta que não tinha sido respondida ou que todos acreditavam saber a resposta, reunir um grupo de pesquisadores e elaborar a defesa da proposição por meio de evidências foi o trabalho seguinte. 

Realizada de forma estritamente digital, utilizando exclusivamente dados in silico — expressão que indica que um trabalho foi realizado por meio de simulação computacional —, a pesquisa se valeu de bancos de dados públicos que armazenavam informações de vários genomas de plantas e outros organismos. O método utilizado consistiu essencialmente na comparação de sequências: após alinhar as sequências de famílias de genes, os cientistas analisaram se havia uma origem comum para a absorção do ferro, estabelecendo uma espécie de árvore, tal qual a de Darwin, em que ele mostra a origem comum de todos os organismos e como eles vão se espalhando. 

Além das conclusões já apresentadas, Felipe explica que, como foram usados dados abertos, a pesquisa não teve custos. Em contrapartida, ter formado e colocado em contato pessoas com interesse pelo tema é algo de grande valor. “Tu consegue fazer um trabalho de impacto, de relevância, usando dados públicos”, ele comenta.

Por trás da publicação em uma revista internacional, sempre existem algumas adversidades. No caso dessa pesquisa, esse percurso teve início quando o grupo enviou o trabalho para uma revista de menor projeção, mas de qualidade, que rejeitou o estudo. “Depois disso a gente resolveu mandar para uma revista ainda melhor”, relata Felipe. A revista em questão é a New Phytologist, do Reino Unido, em que a pesquisa foi aceita e publicada.

De olho na agricultura sustentável

Com a guerra da Ucrânia, instalou-se uma crise na agricultura relacionada ao preço dos fertilizantes, visto que a Rússia é o maior produtor mundial desses produtos. Além disso, os fertilizantes são o maior custo no ramo agrícola – e as plantas só absorvem cerca de 20% a 30% do que é adicionado, o resto é perdido, de acordo o professor Felipe. Essa porcentagem não absorvida pelas plantas gera impactos no meio ambiente: uma parte do nitrogênio dos fertilizantes vai para lençóis freáticos ou corpos d’água, em que provocam a proliferação de algas e podem alterar o equilíbrio ecológico.

O objetivo de Felipe agora é encontrar maneiras inteligentes de progredir para uma agricultura sustentável a longo prazo, e ele espera começar a explorar outros grupos botânicos que possam ter sistemas de absorção de ferro diferentes e úteis na área. Para encontrar maneiras de fazer fertilização racional, é preciso descobrir exatamente como as plantas absorvem o que é dado a elas. “Se a planta não está tendo ferro suficiente, isso afeta a absorção de outros nutrientes”, finaliza. [1], [2]

[1] Texto de Alexandre Briozo Gomes Filho e Gabhriel Giordani.

[2] Publicação original: https://www.ufrgs.br/ciencia/pesquisa-mostra-que-plantas-e-algas-possuem-diferentes-transportadores-para-absorcao-de-ferro/.

Como citar esta notícia: UFRGS. Pesquisa mostra que plantas e algas possuem diferentes transportadores para absorção de ferro. Texto de Alexandre Briozo Gomes Filho e Gabhriel Giordani. Saense. https://saense.com.br/2023/04/pesquisa-mostra-que-plantas-e-algas-possuem-diferentes-transportadores-para-absorcao-de-ferro/. Publicado em 03 de abril (2023).

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