Gravitropismo: a gravidade ajudando no crescimento

Por volta de 1999, um grupo de pesquisadores do Japão e Alemanha descobriu que o fungo Phycomyces possuía cristais octaédricos, isto é, uma estrutura com 8 lados formada pela agregação da proteína Octina. Esses cristais ficavam dentro de compartimentos celulares conhecidos como vacúolos. Parece complicado, certo? Então eu vou explicar:

Os cientistas perceberam que esses cristais poderiam precipitar na face inferior daqueles vacúolos pela ação da gravidade. Este acúmulo de cristais orienta o crescimento de estruturas reprodutivas do fungo. Essas estruturas são chamadas de corpos de frutificação. Consequentemente, seus esporos são sempre liberados o mais alto possível, facilitando sua disseminação. O processo que usa a precipitação de substâncias pela força da gravidade para direcionar o crescimento é chamado gravitropismo.

O gravitropismo está presente também nas plantas. Elas percebem a gravidade através do seu estoque de amido. Esses estoques são chamados de amiloplastos. Nos amiloplastos, o amido pesa e precipita, especialmente na raiz. Este amido precipitado, chamado pelos botânicos de estatólitos, desencadeia a resposta de orientação do crescimento.

Alguns fungos também desenvolveram seus próprios estatólitos. E, antes que alguém faça aquela velha piada que dizia “mas fungo é planta!”, adianto que a origem do estatólito dos fungos não vêm de qualquer eucarioto, tal como as plantas, ou mesmo outros fungos.

Um estudo recentemente conduzido pelo grupo do Dr. Gregory Jedd, sediado na Universidade Nacional de Singapura, pode nos ajudar a entender como a evolução faz surgir novas funções para coisas já existentes. O grupo investigou aquele mesmo fungo citado anteriormente, o Phycomyces blakesleeanus, que já se sabia possuir gravitropismo.

Os autores reportaram que o gene codificador da octina presente nos fungos foi obtido de uma bactéria. E como o fungo conseguiu uma proteína da bactéria? Através de um mecanismo conhecido como transferência horizontal de genes. Neste processo, uma célula troca genes diretamente com outra célula. E as células podem ser muito diferentes entre si: como neste caso, de troca entre uma bactéria e um fungo (eucarioto).

Existe algo curioso nesta história evolutiva. Nas bactérias, de onde veio o gene, a proteína não confere gravitropismo e sua função ainda é pouco conhecida. No caso do fungo Phycomyces, o grupo de Jedd mostrou que a proteína passa por diversos compartimentos intracelulares sem formar um só cristal, até chegar no vacúolo. Porque a protease que processa essa proteína só está presente no vacúolo, só ali ela forma os cristais de octina e precipita. Aqui aparecem alguns indícios de porquê o gene não confere gravitropismo às bactérias portadoras. Aparentemente, aquela protease não está presente em bactérias. Portanto, a octina bacteriana não é processada, como a do fungo, e essa etapa bioquímica é fundamental para o efeito observado. Além disso, não existe um compartimento como o vacúolo do Phycomyces nas bactérias.

Podemos dizer que os acidentes naturais levaram o gene da octina de uma bactéria até um fungo. E isso fez com que o fungo fosse capaz de usá-lo de forma a aumentar seu sucesso reprodutivo.

Viu só? Os fungos também entendem a gravidade e sabem como usá-la a seu favor.

 

REFERÊNCIAS

Schimek C, Eibel P, Horie T, Galland P, Ootaki T. Protein crystals in Phycomyces sporangiophores are involved in graviperception . Adv Space Res. 1999.

Nguyen TA, Greig J, Khan A, Goh C, Jedd G. Evolutionary novelty in gravity sensing through horizontal gene transfer and high-order protein  assembly. PLOS Biology. 2018.

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