Essa é a conclusão alcançada por Kasper Røjkjær Andersen e Simona Radutoiu, professores de biologia molecular na Universidade de Aarhus.

A pesquisa recente deles destaca uma pista biológica importante que pode ajudar a reduzir a forte dependência da agricultura em fertilizantes artificiais.

As plantas precisam de nitrogênio para se desenvolver, e a maioria das espécies cultivadas só consegue obtê-lo por meio de fertilizantes. Um pequeno grupo de plantas, como ervilhas, trevos e feijões, consegue crescer sem a adição de nitrogênio. Elas formam uma parceria com bactérias específicas que transformam o nitrogênio do ar em uma forma que a planta pode absorver.

Desvendando os Segredos da Fixação Natural de Nitrogênio

Cientistas ao redor do mundo estão trabalhando para entender a base genética e molecular dessa habilidade natural de fixação de nitrogênio. A esperança é que esse traço possa eventualmente ser introduzido em culturas importantes, como trigo, cevada e milho.

Se isso for alcançado, essas culturas poderiam fornecer seu próprio nitrogênio. Essa mudança reduziria a necessidade de fertilizantes sintéticos, que atualmente representa cerca de dois por cento do consumo global de energia e gera emissões significativas de CO2.

Pesquisadores da Universidade de Aarhus identificaram mudanças sutis nos receptores das plantas que fazem com que elas desliguem temporariamente suas defesas imunológicas e entrem em uma relação cooperativa com bactérias fixadoras de nitrogênio.

Como as Plantas Decidem Entre Defesa e Cooperação

As plantas utilizam receptores na superfície celular para perceber sinais químicos de microrganismos no solo.

Algumas bactérias liberam compostos que alertam a planta sobre possíveis “inimigos”, desencadeando uma ação defensiva. Outras sinalizam que são “amigas” e podem fornecer nutrientes.

Leguminosas como ervilhas, feijões e trevos permitem a entrada de bactérias especializadas em suas raízes. Dentro desses tecidos radiculares, as bactérias convertem o nitrogênio da atmosfera e o compartilham com a planta. Essa parceria, chamada de simbiose, é a razão pela qual as leguminosas podem crescer sem fertilizantes artificiais.

Os pesquisadores da Universidade de Aarhus descobriram que essa habilidade é fortemente influenciada por apenas dois aminoácidos, que atuam como pequenos “blocos de construção” dentro de uma proteína da raiz.

“Essa é uma descoberta notável e importante,” afirma Simona Radutoiu.

A proteína da raiz funciona como um “receptor” que interpreta os sinais das bactérias. Ela determina se a planta deve ativar seu sistema imunológico (alarme) ou aceitar as bactérias (simbiose).

A equipe identificou uma pequena região na proteína receptora que chamaram de Determinante de Simbiose 1. Essa região funciona como um interruptor que controla qual mensagem interna a planta recebe.

Ao modificar apenas dois aminoácidos dentro desse interruptor, os pesquisadores transformaram um receptor que normalmente aciona a imunidade, fazendo com que ele, em vez disso, iniciasse a simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio.

“Mostramos que duas pequenas mudanças podem fazer com que as plantas alterem seu comportamento em um ponto crucial – de rejeitar bactérias para cooperar com elas,” explica Radutoiu.

Expandindo o Potencial para Culturas Alimentares Principais

Em experimentos de laboratório, os pesquisadores conseguiram engenheirar essa mudança na planta Lotus japonicus. Eles então testaram o conceito na cevada e descobriram que o mecanismo também funcionou ali.

“É bastante notável que agora possamos pegar um receptor de cevada, fazer pequenas alterações nele, e a fixação de nitrogênio funcione novamente,” diz Kasper Røjkjær Andersen.

O potencial a longo prazo é significativo. Se essas modificações puderem ser aplicadas a outros cereais, pode ser possível, em última instância, cultivar trigo, milho ou arroz capazes de fixar nitrogênio por conta própria, assim como as leguminosas.

“Mas primeiro precisamos encontrar as outras chaves essenciais,” observa Radutoiu.

“Hoje, apenas um número muito limitado de culturas consegue realizar a simbiose. Se pudermos estender isso a culturas amplamente utilizadas, pode realmente fazer uma grande diferença na quantidade de nitrogênio que precisa ser utilizada.”