Samambaias e flores subornam formigas defensoras com néctar, mas as samambaias desenvolveram essa habilidade muito mais tarde – nosso estudo mostra por quê

Observe atentamente uma planta no parque local, no jardim ou até mesmo na cozinha e é provável que você veja alguns danos.Quer uma lagarta tenha mastigado parte de uma folha ou uma cochonilha esteja sugando seiva, os animais estão constantemente se alimentando de plantas.

É claro que a herbivoria, ou predação de plantas, não é ideal para a sobrevivência de uma planta.Assim, as plantas desenvolveram muitos mecanismos de defesa diferentes para inibir esta ameaça, incluindo armas físicas e químicas.Por exemplo, os cactos armam seus corpos com espinhos que perfuram a pele.Ervas como hortelã, lavanda e alecrim produzem compostos aromáticos voláteis que podem ajudar a deter os herbívoros.

Outras plantas recorrem ao suborno de guarda-costas pessoais, secretando néctar espesso e doce.

O néctar é mais comumente associado às flores, onde é usado para atrair abelhas, pássaros ou borboletas a transportar o pólen de uma flor para outra.Mas outras plantas produzem diferentes tipos de glândulas de néctar chamadas nectários extraflorais.As plantas produzem essas glândulas para subornar as formigas com uma doce recompensa;em troca, as formigas defenderão a planta dos insetos herbívoros.

Eu estudo biologia evolutiva vegetal, e recentemente trabalhou com bióloga de samambaias Fay-Wei Li no Instituto Boyce Thompson e Universidade Cornell bióloga de formigas Corrie Moreau examinar a evolução dos mecanismos de defesa contra o suborno de formigas nas plantas.

Encontramos algo impressionante:quase 130 milhões de anos atrás, durante o período geológico do Cretáceo, samambaias e plantas com flores glândulas de néctar subornadoras de formigas evoluíram de forma independente, aproximadamente ao mesmo tempo.Descobrimos isso usando algoritmos complexos para estimar a origem evolutiva e a história de samambaias, plantas com flores e formigas.

Este momento é bastante interessante porque foi muito cedo na história evolutiva das plantas com flores, mas bastante tarde na história evolutiva da samambaia.Nosso trabalho demonstrou que cães velhos podem aprender alguns truques novos – e, ainda mais importante, como isso aconteceu com samambaias.

Encontro acima do solo

As plantas são os principais produtores de quase todo o abastecimento alimentar da Terra, de modo que praticamente todas as criaturas vivas dependem delas para sobreviver.Por isso a herbivoria faz parte da vida.Mas também cria custos graves para muitas indústrias, desde plantas domésticas até culturas agrícolas.Principais surtos de pragas pode até ameaçar a segurança alimentar global.

Por todas estas razões, compreender como as plantas se defendem contra predadores é um desafio crítico.

A evolução das estratégias de defesa mediadas por formigas ligou inexoravelmente duas linhagens em todo o reino da vida.Isso significava que as formigas e as plantas acabariam por evoluir juntas – um processo chamado coevolução.À medida que uma espécie muda, a outra pode mudar em resposta, e essas mudanças podem até ficar codificadas nos seus genes.

As plantas com flores tiveram origem no período Cretáceo, há cerca de 150 milhões de anos, e as nossas análises demonstraram que desde cedo formaram associações estreitas com formigas.Essas plantas com flores e suas formigas parceiras aparentemente evoluíram juntas ao longo do tempo.

Mas as samambaias não.Embora tivessem o potencial de desenvolver nectários ao mesmo tempo que as plantas com flores, não começaram a desenvolver nectários em ritmo acelerado até aprenderem a viver entre as árvores.

As samambaias eram originalmente plantas terrestres, mas depois que as plantas com flores evoluíram para grandes árvores, as samambaias pularam em seus galhos como epífitas – plantas que crescem em outras plantas, muitas vezes sem fixação ao solo.

As samambaias também podem subir em árvores, como faz a hera, ou criar seus próprios troncos no caso de samambaias arbóreas.Isso também ajudou as samambaias a subirem para a copa.

O fato de as samambaias não terem começado a produzir néctar para as formigas até que elas subissem nas árvores me confundiu como biólogo de samambaias.Isso foi, até meu coautor Corrie Moreau apontou que a maioria das formigas vivia nas copas das árvores.

Isso fazia todo o sentido.À medida que as samambaias se tornaram habitantes das copas, elas começaram a se aproximar das formigas que já estavam associadas às árvores portadoras de nectário.Juntando-se a essas formigas, as samambaias acabaram aproveitando a relação mutuamente benéfica estabelecida entre as formigas e as plantas com flores.

A evolução e ecologia das relações entre formigas e samambaias

Embora nosso estudo tenha descoberto novos aspectos da defesa das plantas mediada por formigas, ele deixou muitas questões sem resposta.Por exemplo, algumas formigas são especializadas em samambaias ou são generalistas que podem se alimentar de néctar de uma variedade maior de plantas?Como exatamente as plantas desenvolveram originalmente a capacidade física para produzir néctar extrafloral?Os genes que codificam o desenvolvimento do nectário são os mesmos entre samambaias e plantas com flores?A química do néctar da samambaia e das plantas com flores é a mesma?

Nosso estudo estabelece as bases para futuras pesquisas sobre a evolução e ecologia desses nectários.Esta é uma ciência fundamental importante.Também é concebível que a investigação nesta área possa contribuir para programas de melhoramento que promovam a defesa das formigas mediada pelo nectário, reduzindo a necessidade de pesticidas para proteger as plantas dos predadores.