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17/Jan/2019 - 00:00 - Atualizado em 16/Jan/2019 - 16:56

“Falha” corrigida na fotossíntese aumenta produtividade de plantas em 40%

A correção ajudaria a alimentar 200 milhões de pessoas no planeta, usando o mesmo espaço de plantio já utilizado


Por Redação Belo Horizonte/MG


Recentemente, cientistas “corrigiram” uma falha natural na fotossíntese e aumentaram incríveis 40% na produção de plantas em comparação com seus parentes silvestres. A modificação proposta pelos pesquisadores resultaria em aumento da produtividade, ajudando a alimentar 200 milhões de pessoas no planeta usando, o mesmo espaço de plantio já utilizado – de acordo com os cálculos preliminares.

A fotossíntese é uma combinação de reações químicas que ocorrem em todas as plantas transformando a luz do sol e o CO2 (dióxido de carbono) em seu próprio alimento – a glicose.

Até o momento, a correção só foi aplicada às plantas do tabaco. Segundo os cientistas, ainda existe um longo caminho até que os estudos consigam implementar as descobertas nas plantas da agricultura convencional, mas eles garantem que o estudo é extremamente promissor.

O que é essa falha que precisa de “conserto”?

De acordo com os pesquisadores, a falha é uma etapa pouco conhecida da fotossíntese que não é ensinada em escolas de ensino médio por tratar-se de conhecimento mais avançado, para ensino superior. Este passo é conhecido como fotorrespiração.

“Poderíamos alimentar até 200 milhões de pessoas a mais com as calorias perdidas nas reações da fotorrespiração”, explica Donald Ort, do Instituto de Biologia Genômica da Universidade de Illinois.

O cientista explica que recuperar essas calorias perdidas será um longo caminho para o mundo, “mas atenderia às crescentes demandas e produção de alimento do século XXI”, afirma.

Na fotossíntese, um dos passos mais “desajeitado e desengonçado” e fundamental envolve a enzima ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase-oxigenase (RuBisCO) que utiliza CO2 (gás carbônico) formando um composto chamado ribulose-1,5-bisfosfato (RuBP). Ok. Eu sei que é meio confuso, mas ficará mais fácil compreender a seguir.

Pesquisadores afirma que 20% do tempo gasto neste processo, a RuBisCO está “confundindo” o oxigênio com o importantíssimo gás carbônico. Para eles, este é um tempo desperdiçado, pois a planta acaba produzindo glicolato e amônia – dois compostos tóxicos para ela que precisam ser tratados rapidamente pela própria planta antes que causem muitos danos – isso é considerado por muitos pesquisadores como uma falha de eficiência.

Mas como como as plantas se protegem de “veneno" que elas mesmo produzem?

Ao longo dos anos, as plantas passaram por processo de evolução e desenvolveram mecanismos para se livrarem destes dois venenos, e este processo chama-se fotorrespiração. É este processo, de acordo com os pesquisadores, que mantém elas vivas.

No entanto, quando falando em produção em massa de alimentos, esta falha pode acarretar um impacto enorme na economia e na oferta de alimentos disponíveis para a população mundial que cresce quase sem controle.

“Custa à planta preciosa energia e recursos que ela poderia ter investido na fotossíntese concentrando-se apenas em seu crescimento e produção”, afirmou Paul South, principal autor do estudo e acadêmico do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.

Processo também pode ser aplicado na agricultura?

Assim como diversas plantas, arroz, trigo e soja, alimentos produzidos em larga escala e consumidos em todos os países, também sofrem com este acúmulo de toxinas.

Estes três alimentos, que fazem parte da alimentação diária das pessoas, terão suas produções caindo em larga escala com o aquecimento global nas próximas décadas.

Para a coautora do estudo, Amanda Cavanagh da Universidade de Illinois, a RuBisCO tem ainda mais problemas para ter dióxido de carbono a partir do oxigênio à medida que a Terra fica mais quente, causando mais fotorrespiração.

Entenda como foi feita a “correção”

Para realizar a correção, houve inúmeros esforços ao longo dos últimos anos para identificar maneiras de fazer as plantas agrícolas crescerem mais, evitando o processo de desintoxição. Os cientistas buscaram em bactérias e algas um processo que pudesse ser entendido e replicado nas plantas.

Genes foram isolados e testados da bactéria Escherichia coli (uma das mais pesquisadas por cientistas em todo o mundo), já que ela também produz glicolato via oxidação. Outro estudo utilizou genes que produziam a enzima catalase também a partir da mesma bactéria. Outros pesquisadores focaram-se nas enzimas glicolato oxidase e malato sintase, nas plantas.

Além disso, outro grupo de pesquisadores usou genes de enzimas das plantas e um gene de algas verdes para entender a enzima glicolato desidrogenase.

Após 17 tentativas bem-sucedidas de construções de diferentes vias e edições genéticas, os pesquisadores encontraram a via mais eficiente em energia. Após a edição genética, as plantas do tabaco subiram 40% em produtividade, o que permitiu que a planta abandonasse a desintoxicação, concentrando sua energia no crescimento.

A pesquisa, publicada na revista científica Science, pode ser um novo caminho que a ciência irá seguir em busca de soluções para a população do planeta que será de 11,2 bilhões de pessoas até 2100, segundo a ONU, um volume sem precedentes de pessoas. Como alimentar tanta gente? Esta pergunta é a força motriz do trabalho de milhares de cientistas em todo o mundo.

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