A planta rosa-da-floresta (Dianthus sylvestris) é uma planta perene muito difundida nos Alpes, geralmente habitando altitudes entre 800 e 2.400 metros. UM estudo recente publicado na Science identificou alelos adaptativos de frio e calor que ajudam a ajustar o período de floração das plantas para refletir as condições da altitude de seu habitat. À medida que o derretimento das geleiras altera as condições de vida dessas plantas, esses alelos podem permitir que as plantas perenes se adaptem ao aquecimento das temperaturas.
Liderado por Simone Fior, pesquisadora do Instituto de Biologia Integrativa da ETH Zurique, Suíça, o estudo examina três populações de rosa-da-floresta de regiões de vale e três de áreas montanhosas em Valais, o cantão suíço que contém o maior número de geleiras do país. As plantas dessas duas regiões diferem na época de floração. Em altitudes mais baixas, com derretimento da neve mais precoce, os rosas da madeira têm uma estação de crescimento mais longa e tendem a florescer em maio. As plantas localizadas em altitudes mais elevadas florescerão imediatamente após o derretimento da neve, no final da temporada, para aproveitar o verão mais curto.
Este comportamento é controlado por um gene específico chamado DsCEN/2 que os investigadores identificaram em rosas alpinas. Hirzi Luqman, pós-doutorado em genética populacional na Universidade de Cambridge e coautor do artigo, compartilhou mais sobre a família de genes CEN durante uma entrevista ao GlacierHub: “CEN é um regulador chave do tempo de floração em muitas plantas. Diferentes espécies de plantas normalmente carregam diferentes homólogos e variantes (alelos) deste gene, em conformidade com a ecologia, arquitetura genética e ancestralidade únicas de cada espécie.”
As duas variantes do gene, também chamadas de alelos, estão concentradas nas populações rosadas em diferentes altitudes. Os rosas da madeira que crescem em regiões de vale mais quentes possuem o alelo “quente”, enquanto as flores em regiões mais frias e de maior altitude geralmente possuem o alelo “frio”. A variante quente associada ao florescimento tardio da planta deixa mais tempo para o crescimento da planta, permitindo que os rosas da madeira acumulem mais biomassa antes da floração para produzir sementes. Em comparação, a variante fria encurta o período de crescimento da planta e promove a floração imediatamente após o degelo, garantindo que as sementes amadurecem antes do inverno – uma adaptação ao período mais curto sem geadas neste local.
Alelos ancestrais podem ser cruciais para apoiar a sobrevivência de espécies de plantas como as rosas-da-floresta, lançando luz sobre o potencial de adaptação futura às mudanças climáticas de hoje.
Os pesquisadores descobriram que ambos os alelos têm origens antigas e estavam presentes nas espécies anteriores a partir das quais o rosa da madeira se desenvolveu. Ao investigar genes de espécies relacionadas no processo de evolução, a equipe de pesquisa descobriu a presença dos alelos mesmo em espécies muito distantes. A variante genética não surgiu de nenhuma forma de mutação na própria madeira rosa, mas sim em outras espécies do gênero Dianthus. Várias espécies diferentes se desenvolveram dentro do gênero há cerca de 1 a 3 milhões de anos, durante uma época em que o clima da Terra também alternava entre períodos glaciais e interglaciais.
Os dois alelos surgiram como um meio de ajudar os rosas da madeira a se adaptarem às constantes mudanças climáticas. As plantas que possuíam o alelo “quente” ou “frio” apropriado para as suas condições de habitat mantiveram uma vantagem competitiva sobre outras nas mudanças climáticas, e estes genes tornaram-se então características comuns transmitidas através dos processos de reprodução das plantas.
Estes alelos ancestrais podem ser cruciais para apoiar a sobrevivência de espécies de plantas como os rosa-da-floresta, lançando luz sobre o potencial de adaptação futura às alterações climáticas de hoje. Dorothy M. Peteetpesquisador sênior do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA e paleoclimatologista do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, que faz parte da Escola Climática de Columbia, disse ao GlacierHub que “as capacidades de adaptação das plantas ao clima são às vezes notáveis, provavelmente porque sobreviveram a ciclos anteriores de mudanças climáticas”.
No entanto, o aumento das temperaturas e as consequentes alterações, como o derretimento dos glaciares alpinos, estão a contribuir para a reestruturação dos ecossistemas montanhosos. A perda de glaciares levará a uma mudança nos ecossistemas de grande altitude, de um habitat frio e especializado para condições mais quentes e secas. Isto ameaça a perda da biodiversidade vegetal e a potencial extinção de muitas espécies, uma vez que são incapazes de se adaptar ao aquecimento do clima. “Hoje, enfrentamos desafios antropogénicos tão grandes para as plantas que precisamos de dar prioridade ao nosso foco na diminuição desses desafios e na proteção dos habitats naturais que temos”, disse Peteet.
Alelos adaptativos oferecem uma perspectiva positiva para as espécies de plantas face às alterações climáticas. Luqman compartilhou com o GlacierHub que “certas espécies, como o rosa da madeira, podem se sair melhor do que outras porque dentro de seu genoma existem alelos pré-adaptados que facilitam a sobrevivência em uma ampla variedade de climas”. Dado que o CEN é um gene regulador chave em muitas espécies de plantas, “é possível e potencialmente muito provável que a adaptação climática através de mudanças no período de floração, mediada por alelos, ocorra em diferentes espécies de plantas”, disse ele.
À medida que a mudança climática ultrapassa em muito a taxa de adaptação das plantas, Luqman disse que “a maioria das espécies de plantas e animais necessitarão de contar com a variação genética pré-existente para se adaptarem com sucesso”. Este estudo destaca a importância das variantes genéticas transmitidas através de gerações e o papel crucial que podem desempenhar para a persistência das espécies de plantas no futuro.
