2013-06-26

Subject: Plantas capazes de matemática molecular

 

Plantas capazes de matemática molecular

 

Dificuldades em visualizar este e-mail? Consulte-o online!

Newsletter não segue Acordo Ortográfico

@ Nature/Nigel Cattlin/Getty

Como se produzir alimento a partir da luz do sol não fosse suficientemente impressionante, podemos ter chegado ao momento a acrescentar outra competência avançada ao reportório botânico: a capacidade de realizar, pelo menos ao nível molecular, divisões aritméticas.

Modelos gerados por computador publicados na revista eLife ilustram a forma como as plantas usam a matemática molecular para regular a taxa a que devoram as suas reservas de amido para obter energia durante a noite, quando a energia sola não está no menu. Se assim for, dizem os autores, será o primeiro exemplo de divisão aritmética na biologia.

Mas pode não ser o único: muitos animais passam por períodos de jejum, durante a hibernação ou migração, por exemplo, e têm que gerir cuidadosamente as reservas de energia internas para sobreviver. Compreender como a divisão aritmética pode ocorrer ao nível molecular também se pode revelar útil no jovem campo da biologia sintética, em que engenheiros genéticos procuram métodos estandardizados de manipular vias metabólicas para criar novos dispositivos biológicos.

"Este é um novo quadro para a compreensão dos processos metabólicos", diz Rodrigo Gutiérrez, biólogo de sistemas vegetais na Universidade Católica Pontífice do Chile em Santiago, que não esteve envolvido no trabalho. “Posso imediatamente pensar na sua aplicação a outros problemas."

As plantas fazem com que as reservas de amido que produzem durante o dia durem quase precisamente até de madrugada. Em tempos, os investigadores pensavam que a degradação do amido pelas plantas era feita a uma taxa fixa durante a noite mas depois observaram que a pequena planta Arabidopsis thaliana, favorita do trabalho laboratorial, podia recalcular a taxa de um momento para o outro quando sujeita a uma noite invulgarmente curta ou longa.

Para Alison Smith e Martin Howard, do Centro John Innes de Norwich, Reino Unido, este facto sugere que um cálculo molecular mais sofisticado estava em curso. A sua equipa colocou a hipótese da existência de duas moléculas: uma, a S, que diz à planta que quantidade de amido resta, e outra, a T, que informa sobre o tempo que falta até à madrugada.

Os investigadores construíram modelos matemáticos para mostrar que, em princípio, as interacções dessas moléculas podiam realmente controlar a taxa de degradação do amido de tal forma que reflectia uma computação contínua da divisão da quantidade de amido restante pelo tempo em falta até ao nascer do dia.

Por exemplo, os modelos previram que as plantas ajustariam a taxa de degradação de amido se a noite fosse interrompida por um período de luz. Durante esse período, as plantas podiam novamente produzir amido. Quando as luzes se apagassem novamente, a taxa de degradação do amido deveria ajustar-se a esse aumento do amido armazenado, previram os modelos. Este resultado, foi realmente confirmado pelas observações em plantas Arabidopsis.

 

A equipa vasculhou a literatura em busca de mutantes de Arabidopsis com deficiências conhecidas em diferentes pontos da via de degradação do amido. Estes mostraram que os modelos eram compatíveis com o comportamento destes mutantes, que resulta numa quantidade superior ao normal de amido restante no final da noite.

Para descobrir proteínas que possam estar a interagir directamente com na sua hipótese do sistema de computação S/T, os investigadores também sujeitaram estes mutantes a uma noite precoce, situação que normalmente leva as plantas a abrandar a degradação do amido. Descobriram um mutante que não alterava a taxa de consumo do amido em resposta a esta situação, sugerindo que o gene mutado PWD que normalmente regula esta resposta, pode ter um papel importante nos cálculos moleculares da planta.

Gutiérrez considera que o conceito de divisão aritmética biológica fornece um princípio simples de modelação que pode estimular novas formas de olhar para o metabolismo, apesar de ainda não estar convencido que as plantas executem a divisão da forma sugerida pelo modelo. “Se a planta está realmente a faze-lo, não tenho a certeza", diz ele, “mas é uma abordagem fascinante."

A série de reacções subjacente a estes processos não são assim tão invulgares, salienta Howard, e pode-se facilmente imaginar outros cenários em que as reacções químicas ajudem as células a fazer cálculos matemáticos simples, como soma, subtracção ou multiplicação. Mas dar o salto conceptual para que estas reacções desempenham funções aritméticas foi um passo importante na criação deste modelo, diz Howard, e ajudou a equipa a identificar previsões testáveis.

"Estamos a lidar com processos biológicos fundamentais das células que estão a desempenhar cálculos aritméticos sofisticados", diz Howard. "Ninguém pensou em fazer as coisas desta forma antes."

 

 

Saber mais:

Plantas 'vetam' genes maus?

Folhas de árvore geneticamente diferentes da sua raiz

Pistas genéticas para plantas invasoras e ameaçadas

Plantas criaram o cenário para evolução animal

Árvores não vivem para sempre sem sexo

Como as cidades extinguem plantas

 

 

Facebook simbiotica.orgTwitter simbiotica.orgGoogle + simbiotica.orgFlikr simbiotica.orgYouTube simbiotica.org Pinterest simbiotica.org

 

Arquivo  |  Partilhar Comentar |   Busca Contacte-nos  |  Imprimir  |  Subscrever | @ simbiotica.org, 2013


Return to Archives

Newsletter service by YourWebApps.com