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Plantas resistentes a mudanças climáticas

Pesquisas genéticas poderiam identificar plantas capazes de sobreviver a mudanças de temperatura

 

fotohunter/shutterstock
Por  Thomas Whitham e The Conversation

Nota do editor: Este ensaio foi reproduzido com permissão da The Conversation, uma publicação on-line sobre as pesquisas mais recentes.

À medida que os efeitos das mudanças climáticas alteram rapidamente comunidades, economias e sistemas naturais, a necessidade de buscar novas soluções para o que pode ser o maior desafio biológico do nosso tempo nunca foi mais urgente. Uma parte importante do quebra-cabeça envolve desvendar a diversidade genética natural das plantas para identificar as espécies e populações mais capazes de lidar com as novas condições em constante mutação.

Assim como pesquisadores aplicaram a genética para aprimorar a produção de alimentos, ela também pode fornecer soluções que mantenham a biodiversidade e protejam os serviços prestados por ecossistemas nativos. A genética detém o potencial de beneficiar sistemas naturais que vão de planícies a florestas de pinheiros e recifes de coral.

As plantas são bem conhecidas por sua extensa variação genética à tolerância a secas e oscilações de temperatura, sua eficiência no uso da água, e outras características que podem ser fundamentais para sobreviver às mudanças climáticas e evitar a extinção. As variações das condições climáticas não afetam apenas as próprias plantas, mas também outros organismos que influenciam suas comunidades. Essas mudanças podem, por exemplo, aumentar pragas e surtos patogênicos ou permitir que uma espécie invasora migre para uma área antes hostil. Igualmente importante é que as plantas também apresentam variações genéticas em suas reações a pragas e espécies invasivas que podem ser utilizadas para mitigar seus efeitos negativos.

O uso da genética se tornará cada vez mais importante em regiões afetadas por mudanças climáticas. No oeste dos Estados Unidos, por exemplo, as secas e as temperaturas mais elevadas dobraram o índice de mortalidade de árvores desde 1995, e o fenômeno está acelerando no decorrer do tempo. O Pinus edulis, uma espécie icônica de pinheiro dominante na região, desapareceu quase 100% em alguns locais no Colorado e no Arizona, onde a mudança climática deixou árvores mais suscetíveis a ataques dos chamados “besouros-de-casca”, que resultam em um aumento de incêndios florestais.

Felizmente, genomas de plantas — toda a informação genética de um organismo — são um gigantesco celeiro de variabilidade genética que pode ser empregada para ajudar a impedir a perda de espécies que sofrem com as mudanças climáticas. Novas tecnologias e plataformas de pesquisa estão permitindo que pesquisadores identifiquem os exemplares e as populações que sobreviverão nos climas futuros e em face da miríade de efeitos cascata dessas mudanças climáticas.

A pesquisa genética ambiental já está ajudando a restaurar paisagens danificadas e degradadas. Um consórcio de pesquisadores examinou por mais de 30 anos como a variação genética no choupo pode afetar comunidades inteiras de organismos, de micróbios a mamíferos. Essa pesquisa envolve um esforço de 50 anos e US$ 626 milhões na região do baixo rio Colorado, que mostra grandes diferenças de bases genéticas no sucesso de diferentes populações que o Bureau of Reclamation (uma agência federal subordinada ao Departamento do Interior, que controla o gerenciamento de recursos hídricos) e outras agências estão utilizando para restaurar o habitat ribeirinho. É a partir de experimentos conjugados de restauração e pesquisa como esse que cientistas podem aprender quais linhagens genéticas têm mais probabilidade de sobreviver a climas futuros.

Entender a reação de uma planta a condições climáticas requer a integração de diversas ciências para examinar como condições variáveis influenciam a planta no decorrer de sua história de vida e a de suas descendentes. Espécies vegetais se adaptam a condições locais ao longo de milhares de anos. Isso quer dizer que o que está adaptado localmente hoje pode se sair bem mal amanhã à medida que o clima muda. Por essa razão, pesquisas baseadas em genética podem ajudar a identificar os exemplares isolados que têm características superiores que lhes permitirão sobreviver em um clima futuro. Esse tipo de pesquisa envolve equipes interdisciplinares de cientistas climáticos, biólogos, geneticistas, modeladores e engenheiros que estão aplicando e desenvolvendo novas tecnologias e plataformas de pesquisa para desvendar os vastas quantidades de informações que existem em genomas vegetais.

Um desses avanços é o Southwest Experimental Garden Array, or SEGA, uma instalação de US$ 5 milhões que se tornou viável com o apoio da National Science Foundation, da Northern Arizona University e de diversos proprietários de terras públicas e privadas. O SEGA é uma nova plataforma de pesquisa de mudanças climáticas baseada em genética que permite a cientistas quantificar as reações ecológicas e evolutivas de espécies expostas a condições climáticas variáveis. O projeto criará um sistema de 10 jardins ao longo de um íngreme gradiente de elevação no norte do Arizona. Como a temperatura e a umidade mudam previsivelmente com a elevação, esses jardins refletem diferenças climáticas, em uma escala que vai desde o deserto até a floresta alpina, que imitam os efeitos das mudanças de clima. Ao plantar as mesmas espécies e genótipos de plantas em ambientes diferentes, cientistas podem identificar quais prosperam melhor e têm mais probabilidades de sobreviver a condições mutáveis.

SEGA é a primeira plataforma de pesquisa desse tipo no mundo, mas ela precisa ser transferida e replicada por parceiros globais se os benefícios potenciais de abordagens baseadas em genética tiverem de ser implementadas em uma escala mais ampla. Da mesma forma, essa abordagem exige a formação de uma nova geração de cientistas treinados em diversas disciplinas; pessoas que possam colaborar em problemas biológicos complexos envolvendo comunidades inteiras de organismos.

Apesar dos enormes desafios, vivemos em uma época em que o conhecimento e a tecnologia podem ser aplicados para garantir a sobrevivência de ecossistemas inteiros e das pessoas que dependem deles. Abordagens baseadas em genética procuram controlar e explorar a variação genética natural que existe em populações selvagens para restaurar sistemas naturais danificados e mitigar os impactos do clima e de outros mudanças globais. Enquanto ecossistemas nativos estão sendo desafiados como nunca antes, a utilização da genética oferece novas soluções que detêm uma grande promessa.

Thomas Whitham recebe financiamento da National Science Foundation e do Bureau of Reclamation.

Este artigo foi publicado originalmente no site LiveScience e posteriormente em The Conversation.