Uma trepadeira na Ásia desafia as regras da evolução e intriga cientistas

Quando o biólogo vegetal Jing-Yi Lu estava cursando sua graduação em Taiwan, começou a observar a flora local. Ele prestou atenção especial às trepadeiras-batom, que, em Taiwan, têm flores curtas e tubulares com uma tonalidade verde-amarelada.

No entanto, em outras partes da Ásia, as trepadeiras-batom são conhecidas por suas longas flores tubulares de um vermelho vivo, que são polinizadas principalmente por beija-flores. As espécies de flores verdes também são encontradas em toda a Ásia, juntamente com suas contrapartes vermelhas. Mas em Taiwan, onde não há beija-flores, a espécie de flores vermelhas não cresce.

Lu queria saber por que a espécie que observava em Taiwan parecia diferente de seus parentes de flores vermelhas e o que a estava polinizando se não havia beija-flores por perto. Mas descobrir isso era mais fácil dizer do que fazer.

Normalmente, quando uma população de plantas se espalha para uma área que carece de seus polinizadores habituais, a planta se esforçará para se adaptar, evoluindo para que possa ser polinizada pela fauna local. Esse processo é descrito no modelo evolutivo de Grant-Stebbins, que explica como os polinizadores podem impulsionar a formação de uma nova espécie.

Lu levantou a hipótese de que, se as plantas tivessem vindo da Ásia continental e se espalhado para Taiwan, teriam desenvolvido flores mais curtas para que pudessem ser polinizadas pela fauna da ilha. Mas quando ele e outros três biólogos analisaram o DNA das flores, descobriram algo estranho: as plantas evoluíram antes de se espalharem por Taiwan, contradizendo o modelo de Grant-Stebbins.

“Foi realmente surpreendente”, disse Lu, que liderou a pesquisa como estudante de doutorado na Universidade de Chicago. Lu é atualmente pesquisadora associada no Museu Field de História Natural em Chicago.

“Como o resultado não seguiu a previsão simples do modelo clássico, precisamos encontrar alguma explicação alternativa, e isso é ao mesmo tempo empolgante e intrigante”, acrescentou Lu.

A descoberta de Lu, detalhada em um artigo publicado em janeiro na revista New Phytologist, destaca uma exceção ao modelo de evolução de longa data.

Mas um mistério permanece: por que as flores evoluiriam antes de se espalharem para uma nova área, em vez do contrário? Os pesquisadores têm algumas teorias.

Evolução floral peculiar

A trepadeira-batom com flores verdes, conhecida como Aeschynanthus acuminatus, é encontrada em todo o Sudeste Asiático, incluindo o norte da Índia, o Himalaia, o Vietnã, a Tailândia, o sul da China e Taiwan, de acordo com um comunicado de imprensa do Field Museum.

Para descobrir quais pássaros estavam polinizando essas flores em Taiwan, pesquisadores instalaram armadilhas fotográficas e descobriram que várias aves com bicos mais curtos do que os polinizadores do continente visitavam as trepadeiras-batom, resultado de as plantas terem flores mais curtas e largas. No continente, eles descobriram que pássaros com bicos mais curtos também polinizavam as flores verdes, além dos beija-flores, que eram capazes de se alimentar tanto das flores vermelhas mais longas quanto das flores tubulares mais curtas.

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Mas quando os pesquisadores investigaram a árvore genealógica das trepadeiras-batom, extraindo e analisando o DNA da planta, descobriram que a espécie de flor verde descendia de plantas do continente. Apesar de terem beija-flores de bico comprido para polinizar suas flores, as plantas do continente se dividiram e evoluíram para ter flores verdes mais curtas, que sustentavam uma gama maior de polinizadores.

“Descobrimos que os dados não sustentavam a explicação mais simples. Era necessária uma explicação mais complexa. No fim das contas, ainda permanece um mistério como as plantas mudam de um polinizador para outro e evoluem para novas espécies quando o polinizador ancestral ainda está presente”, disse o autor sênior do estudo, Richard Ree, biólogo de plantas e curador do departamento de coleções, conservação e pesquisa do Field Museum.

Os pesquisadores levantam a hipótese de que os beija-flores no continente podem have diminuído em algum momento nos últimos milhões de anos, e tal declínio pode ter levado as trepadeiras-batom a evoluir e a atrair outros polinizadores. No entanto, não há evidências diretas de qualquer período de ausência dos beija-flores, acrescentou Ree.

“O modelo de Grant-Stebbins é um modelo verbal simples, uma caricatura na verdade, de como a especiação impulsionada por polinizadores pode acontecer. Mas, na realidade, temos muito poucos exemplos no mundo real que sustentem um processo tão simples, e os cientistas identificaram muitas razões pelas quais a evolução poderia divergir do modelo de Grant-Stebbins”, disse Kathleen Kay, professora de ecologia e biologia evolutiva da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que não participou do estudo. “Portanto, faz sentido que, quando os pesquisadores analisam em detalhes, encontrem resultados surpreendentes como este.”

Os autores do estudo ainda estão estudando a espécie de trepadeira batom, além de examinar parentes próximos para observar melhor o papel dos polinizadores na evolução e especiação das plantas, disse Lu. Embora a questão da origem da planta no continente tenha sido resolvida, o mistério de por que ela evoluiu lá em vez de em Taiwan permanece.

“O que torna este estudo tão impactante é que ele testa a hipótese explícita proposta pelo modelo de Grant-Stebbins e descobre que as coisas são mais complexas”, disse Chelsea Specht, professora de Biologia Vegetal da Cátedra Barbara McClintock na Universidade Cornell em Ithaca, Nova York, que não participou do estudo. “Embora a adaptação local aos polinizadores possa certamente levar à especiação, o próprio ambiente local pode ser altamente variável — e mudanças na densidade e eficácia dos polinizadores ao longo do tempo podem, na verdade, beneficiar plantas que possuem a variação necessária para responder às mudanças ambientais.”

“Acho que, na maioria dos casos, as espécies estudadas não se encaixam exatamente nesse modelo, mas o modelo nos dá um ponto de partida para a busca e a inspiração para descobrirmos todas as maneiras pelas quais a biodiversidade quebra o padrão”, acrescentou Specht em um e-mail.

Além de descobrir a origem da espécie de trepadeira batom, Ree afirmou que o estudo enfatiza a importância do trabalho de campo científico e da observação das interações ecológicas. Durante as mais de 4.000 horas de observação de polinizadores, os pesquisadores também registraram a presença de roedores visitando as trepadeiras no Vietnã, o primeiro caso documentado de polinização por roedores em plantas desse gênero, disse Lu. Os autores do estudo pretendem publicar artigos científicos sobre suas descobertas adicionais no futuro, acrescentou Ree.

“Dependemos das plantas para tanta coisa — alimentação, vestuário, abrigo, remédios, práticas culturais, decoração e até mesmo para o nosso bem-estar mental. Por isso, acredito que seja fundamental que as pessoas compreendam melhor a diversidade vegetal, especialmente considerando a velocidade e a escala com que estamos alterando o planeta”, disse Kay em um e-mail.

“Estudos como este podem mostrar áreas importantes a serem protegidas para preservar linhagens e interações únicas, e podem nos dizer o quão dependentes certos animais são de plantas específicas.”