Um grupo de pesquisadores desvendou o mecanismo pelo qual a célula que cresce do pólen, chamada de tubo polínico, aumenta em até mil vezes de tamanho para alcançar os óvulos das flores. O crescimento depende da entrada e saída de prótons, que gera uma atividade elétrica na membrana da célula que a faz crescer. A descoberta abre caminho para compreender desde a produção de sementes nas plantas até o crescimento de fungos e neurônios.
O trabalho, apoiado pela FAPESP, foi publicado na Nature Communications por pesquisadores do Brasil, Dinamarca, Portugal e Estados Unidos.
“Um grão de pólen é constituído de uma única célula. Quando ela entra em contato com o órgão sexual feminino na superfície da flor, ela cresce numa taxa muitíssimo elevada. O que forma um tubo polínico, até alcançar a base do ovário da flor e despejar as células espermáticas. Como isso acontecia era algo muito pouco compreendido até então”, explica Maria Teresa Portes. Ela realizou a pesquisa durante o seu pós-doutorado na Universidade de Maryland, nos Estados Unidos.
O crescimento do tubo polínico sempre intrigou pesquisadores por conta da sua taxa de crescimento de até mil vezes em relação ao tamanho original, a maior registrada em seres vivos. A espécie usada no estudo foi a Arabidopsis thaliana, herbácea nativa da Europa e Ásia bastante utilizada como modelo experimental em pesquisas. Da mesma família da mostarda, seu tubo polínico cresce até três milímetros por dia.
O mecanismo da fertilização das plantas
Em laboratório, os pesquisadores produziram variedades mutantes da planta, em que alguns genes são modificados, e descobriram que a inativação de três genes ao mesmo tempo, de um grupo conhecido como AHA, faz com que o tubo polínico cresça muito pouco.
Nas plantas mutantes, apenas os óvulos mais próximos da superfície foram fecundados, fazendo com que produzissem o equivalente a apenas 5% das sementes que a planta normal produz.
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Utilizando uma série de experimentos, os pesquisadores observaram que as proteínas expressas por esses genes funcionam como “bombas de prótons”, colocando ou retirando essas partículas elétricas do ambiente e tornando o tubo polínico mais ou menos ácido. A consequência é a geração de uma atividade elétrica na membrana da célula, que faz com que ela cresça em direção ao fundo do ovário da flor.
“Queríamos entender como a célula consegue organizar esse processo de crescimento. Então observamos que existe um gradiente iônico, em que a distribuição de prótons não é homogênea. Há mais deles na ponta do tubo e menos ao longo do corpo celular. Além disso, há gradientes de outros elementos, como cálcio e actina”, diz Daniel Santa Cruz Damineli, outro coautor do estudo, que realiza estágio de pós-doutorado na Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FM-USP) com bolsa da FAPESP.
De sementes a neurônios
Dentre as possíveis aplicações, o estudo abre caminho para uma compreensão mais aprofundada de como ocorre a produção de sementes. Com isso, em teoria, futuramente se poderia criar variedades melhoradas de plantas que servem de alimento, como leguminosas e cereais.
“Não é totalmente sabido como o tubo polínico se guia e como ocorre a comunicação entre macho e fêmea nas plantas. Por isso, esse é um grande tópico de estudo, que culmina na produção de sementes. O desenvolvimento das plantas necessariamente passa por esse mecanismo, que agora estamos começando a entender melhor”, diz Portes.
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De forma mais ampla, no entanto, a descoberta traz evidências para a compreensão de outras células que têm o chamado crescimento apical (na ponta), como fungos e neurônios, que é comprometido em células de câncer.
“São fenômenos biologicamente pouco compreendidos, no sentido de como ocorre a orquestração do crescimento. Agora podemos estudá-los melhor”, diz Damineli.
O artigo Plasma membrane H+-ATPases sustain pollen tube growth and fertilization pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41467-020-16253-1.
Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.
