“Meu objetivo de longa data é repensar o que significa realmente ser uma planta”, afirma o botânico Kenji Suetsugu, da Universidade de Kobe. Ele prossegue: “Por muitos anos, tenho me interessado por plantas que abandonaram a fotossíntese, e quero descobrir as mudanças que ocorrem nesse processo.” As espécies de Balanophora representam um caso extremo, pois não realizam a fotossíntese e, em vez disso, obtêm nutrientes das raízes de plantas hospedeiras. Elas permanecem subterrâneas durante a maior parte de suas vidas e só surgem acima do solo durante a estação de floração; algumas espécies se reproduzem exclusivamente de forma assexuada. “No entanto, embora tenham havido estudos individuais sobre as mudanças nos genomas dessas plantas, sua ecologia e reprodução, não sabemos como esses aspectos se relacionam”, explica Suetsugu.

Conectando Evolução, Plastídios e Ecologia em Balanophora

Para abordar essa lacuna, Suetsugu decidiu unificar três áreas de pesquisa que nunca foram investigadas em conjunto para Balanophora. Seu objetivo era esclarecer as relações entre as espécies, examinar como os plastídios foram alterados (uma parte das células vegetais que, nas plantas verdes, funciona como os “painéis solares” da célula) e determinar como suas estratégias reprodutivas se encaixam em seu contexto ecológico. Descrevendo a dificuldade do trabalho, ele afirma: “Essas plantas são raras, distribuídas de forma irregular e muitas vezes restritas a florestas úmidas e íngremes. Mas anos de experiência estudando Balanophora, tanto em laboratório quanto em estudos de campo, além de relacionamentos duradouros com naturalistas locais, tornaram esse projeto possível.” Para expandir o projeto, ele colaborou com especialistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa, que são especializados em genomas altamente reduzidos.

Redução Extrema de Plastídios Sugere uma Mudança Ancestral Comum

O estudo, agora publicado na revista New Phytologist, relata que todos os membros do grupo possuem um genoma de plastídio dramaticamente reduzido (DNA que não está guardado no núcleo da célula vegetal, mas diretamente no plastídio). A equipe concluiu que essa redução provavelmente ocorreu em um ancestral comum antes que a linhagem se dividisse em várias espécies. Suetsugu comenta: “É empolgante ver até onde uma planta pode reduzir seu genoma de plastídio, que à primeira vista parece que o plastídio está à beira da extinção. Mas, ao olhar mais de perto, descobrimos que muitas proteínas ainda são transportadas para o plastídio, mostrando que, mesmo tendo abandonado a fotossíntese, o plastídio continua sendo uma parte vital do metabolismo da planta.”

Evolução Repetida da Reprodução Assexuada em Toda a Região

Os pesquisadores também determinaram que a reprodução assexuada provavelmente surgiu várias vezes dentro do grupo. Seus achados sugerem que as plantas podem ter desenvolvido a capacidade de produzir sementes sem fertilização desde cedo, o que teria auxiliado na colonização da cadeia de ilhas que se estende do Japão continental até Okinawa e Taiwan. “Ao longo da última década, estudei a polinização e dispersão de sementes em Balanophora, onde grilos-camelos e baratas desempenham um papel inesperado, mas também percebi que a produção assexuada de sementes muitas vezes garantiu a reprodução quando parceiros ou polinizadores eram escassos”, explica Suetsugu. Em algumas espécies, essa abordagem reprodutiva pode ter se tornado o modo primário de produzir descendentes.

Compreendendo Como Plantas Parasitárias Não-Fotosintéticas Persistem

Para Suetsugu, o trabalho representa um importante avanço na compreensão de como plantas que não realizam fotossíntese continuam a funcionar e a sobreviver em ambientes naturais. Suetsugu afirma: “Para alguém que passou muitas horas observando essas plantas em florestas escuras e úmidas, ver sua história se desenrolar em nível genômico é profundamente satisfatório. Meu próximo objetivo é conectar esses resultados com medições bioquímicas para descobrir o que os plastídios de Balanophora realmente produzem e como esses produtos ajudam a sustentar o crescimento das plantas parasitárias nas raízes de seus hospedeiros.”

Esta pesquisa foi financiada pela Japan Society for the Promotion of Science (grant 23K14256), pelo Human Frontier Science Program (grant RGEC29/2024), pela Japan Science and Technology Agency (grants JPMJPR21D6, JPMJFR2339) e pelo National Science and Technology Council, Taiwan (grant 109-2311-B-845-001). Foi realizada em colaboração com pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa e da Universidade de Taipei.