De acordo com um relatório publicado em eLife, os mecanismos de defesa que as plantas usam para reconhecer e responder a uma praga comum, a lagarta, evoluíram de um único gene que evoluiu ao longo de milhões de anos, relata Portal Phys.org.
Um estudo de cientistas de Washington mostrou que algumas plantas, como a soja, perderam esse gene protetor ao longo do tempo, mas os especialistas sugerem que a reintrodução do gene (através de melhoramento, engenharia genética) pode ajudar a proteger a cultura do fracasso da colheita.
O estado de saúde de uma planta depende o sistema imunológico que herda. Nas plantas, isso significa herdar certos tipos de receptores de reconhecimento de padrões que podem detectar vários patógenos e peptídeos e desencadear uma resposta imune apropriada.
Herdar os tipos certos de receptores de reconhecimento de padrões pode permitir que as plantas reconheçam ameaças e lidem com doenças e pragas.
Para preencher essa lacuna, a equipe decidiu identificar os principais eventos evolutivos que permitiram que as plantas respondessem a uma ameaça comum: a lagarta. Espécies de leguminosas, incluindo feijão-mungo e feijão-fradinho, já eram conhecidas por terem uma capacidade única de responder a peptídeos produzidos na boca das lagartas enquanto roem as folhas das plantas.
Os cientistas estudaram detalhadamente os genomas desse grupo de plantas para ver se um receptor comum de reconhecimento de padrão chamado receptor de inceptina (INR) mudou ao longo de milhões de anos, ganhando ou perdendo a capacidade de reconhecer lagartas.
Eles descobriram que um único gene receptor de 28 milhões de anos combina perfeitamente com a resposta imune das plantas aos peptídeos da lagarta. Eles também descobriram que entre os descendentes dos ancestrais vegetais mais antigos que primeiro desenvolveram o gene do receptor, existem várias espécies que não respondem aos peptídeos da lagarta, ou seja, perderam esse gene.
Para entender como esse gene antigo adquiriu a capacidade de reconhecer novos peptídeos em patógenos modernos, a equipe usou uma técnica chamada sequenciamento ancestral, na qual combinaram informações de todos os receptores modernos. genes para prever a sequência original com 28 milhões de anos. Este receptor ancestral foi capaz de responder aos peptídeos da lagarta. No entanto, uma versão um pouco mais antiga com 16 alterações na sequência do receptor falhou.
esta a história genética, juntamente com modelos de computador que mostram como as estruturas dos receptores antigos e modernos podem ter diferido, fornecem pistas de como o receptor evoluiu. Isso sugere que, há mais de 32 milhões de anos, uma nova inserção de gene chave foi introduzida no genoma de uma planta ancestral, seguida pela rápida evolução de diversas formas do novo receptor. Uma dessas formas adquiriu a capacidade de responder aos peptídeos da lagarta, e essa nova capacidade agora é compartilhada por dezenas de espécies de leguminosas descendentes.
No futuro, os cientistas esperam aprender mais sobre os processos no nível do genoma que geram uma nova diversidade de receptores e identificam receptores imunológicos ainda desconhecidos em grupos de plantas. Quanto mais e mais Com dados genômicos, essas abordagens identificariam receptores "ausentes" que são características úteis para reintroduzir nas plantas para ajudar a proteger as plantações.