A humilde batata moderna, domesticada pela primeira vez há cerca de 10.000 anos, teve seu início nas montanhas dos Andes antes de se tornar uma cultura essencial da qual o mundo depende. Mas como as plantas não se preservam bem no registro fóssil, sua linhagem permaneceu em grande parte um mistério.

Agora, uma equipe de biólogos evolutivos e cientistas genômicos traçou as origens deste alimento básico rico em amido até um encontro casual ocorrido há milhões de anos, envolvendo um parente improvável: o tomate.

Os pesquisadores analisaram 450 genomas de espécies de batata cultivadas e selvagens, e os genes revelaram que um ancestral selvagem do tomate cruzou naturalmente com uma planta semelhante à batata chamada Etuberosum há 9 milhões de anos — ou se intercruzou, já que ambas as plantas haviam originalmente se separado de um ancestral comum há cerca de 14 milhões de anos, segundo um estudo publicado na quinta-feira na revista Cell.

Embora nem os tomates nem os Etuberosums tivessem a capacidade de desenvolver tubérculos — a parte aumentada e comestível de plantas domesticadas como batatas, inhames e taros que crescem sob a terra — a planta híbrida resultante conseguia.

Os tubérculos evoluíram como uma forma inovadora da planta da batata armazenar nutrientes sob a terra conforme o clima e o ambiente nos Andes se tornavam mais frios — e uma vez cultivados, resultaram em um alimento básico para os humanos. Existem agora mais de 100 espécies selvagens de batata que também desenvolvem tubérculos, embora nem todas sejam comestíveis porque algumas contêm toxinas.

“Desenvolver um tubérculo deu às batatas uma enorme vantagem em ambientes hostis, alimentando uma explosão de novas espécies e contribuindo para a rica diversidade de batatas que vemos e das quais dependemos hoje”, disse em comunicado o coautor do estudo Sanwen Huang, presidente da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas Tropicais e professor do Instituto de Genômica Agrícola em Shenzhen, Academia Chinesa de Ciências Agrícolas. “Finalmente resolvemos o mistério da origem das batatas.”

Os cientistas também decodificaram quais genes foram fornecidos por cada planta para criar tubérculos em primeiro lugar. Compreender como as batatas se originaram e evoluíram pode, em última análise, ajudar os cientistas a desenvolver batatas mais resilientes e resistentes a doenças e mudanças climáticas.

Batatas, tomates e Etuberosums pertencem ao gênero Solanum, que inclui cerca de 1.500 espécies e é o maior gênero da família das solanáceas de plantas com flores. À primeira vista, as plantas de batata parecem quase idênticas ao Etuberosum, o que inicialmente levou os cientistas a pensar que as duas eram irmãs que vieram de um ancestral comum, disse o coautor do estudo JianQuan Liu, professor no colégio de ecologia da Universidade de Lanzhou em Gansu, China.

Os Etuberosums incluem apenas três espécies e, embora as plantas tenham flores e folhas semelhantes às das plantas de batata, não produzem tubérculos. 

“Os Etuberosums são algo especial”, disse à CNN a Dra. Sandy Knapp, coautora do estudo e botânica pesquisadora do Museu de História Natural de Londres. “São coisas que você provavelmente nunca veria a menos que fosse às ilhas Juan Fernandes, as ilhas Robinson Crusoé no meio do Pacífico, ou se estivesse na floresta templada do Chile.”

Mas mapear a linhagem de batatas, tomates e Etuberosums revelou uma reviravolta inesperada que parecia indicar que as batatas eram mais proximamente relacionadas aos tomates em nível genético, disse Knapp.

A equipe usou análises filogenéticas — um processo semelhante a determinar em humanos uma relação pai-filha ou irmã-irmã em nível genético — para determinar as relações entre as diferentes plantas, disse Liu.

A análise mostrou uma contradição: as batatas poderiam ser irmãs dos Etuberosums ou dos tomates, dependendo de diferentes marcadores genéticos, disse Liu.

O ancestral comum de 14 milhões de anos dos tomates e Etuberosums, e as plantas que divergiram dele, não existem mais e “estão perdidos nas brumas do tempo geológico”, disse Knapp.

Em vez disso, os pesquisadores procuraram marcadores genéticos dentro das plantas para determinar suas origens. “O que usamos é um sinal que veio do passado, que ainda está presente nas plantas que temos hoje, para tentar reconstruir o passado”, disse Knapp.

Para rastrear esse sinal através do tempo, os pesquisadores compilaram um banco de dados genético de batatas, incluindo a análise de espécimes de museus e até mesmo a recuperação de dados de batatas selvagens raras difíceis de encontrar, algumas delas ocorrendo em apenas um único vale nos Andes, explicou Knapp.

“As batatas selvagens são muito difíceis de amostrar, então este conjunto de dados representa a coleção mais abrangente de dados genômicos de batatas selvagens já analisada”, disse em comunicado o coautor do estudo Zhiyang Zhang, pesquisador do Instituto de Genômica Agrícola de Shenzhen na Academia Chinesa de Ciências Agrícolas.

A pesquisa revelou que a primeira batata, e todas as espécies subsequentes, incluíam uma combinação de material genético derivado de Etuberosums e tomates.

Mudanças climáticas ou geológicas provavelmente fizeram com que um Etuberosum ancestral e um ancestral do tomate coexistissem no mesmo lugar, disse Liu.

Considerando que ambas as espécies são polinizadas por abelhas, o cenário provável é que uma abelha transportou pólen entre as duas plantas e levou à criação da batata, disse Amy Charkowski, reitora associada de pesquisa da Faculdade de Ciências Agrícolas da Universidade Estadual do Colorado. Charkowski não participou da nova pesquisa.

O lado do tomate forneceu um gene “interruptor mestre” SP6A, que instruiu a planta da batata a começar a produzir tubérculos, enquanto um gene IT1 do lado Etuberosum controlou o crescimento dos caules subterrâneos que formaram os tubérculos amiláceos, disse Liu. Se algum dos genes estivesse ausente ou não funcionasse em conjunto, as batatas nunca teriam formado tubérculos, segundo os pesquisadores.

“Uma das coisas que acontece na hibridização é que os genes se misturam”, disse Knapp. “É como embaralhar um baralho novamente, e diferentes cartas aparecem em diferentes combinações. E felizmente para este evento particular de hibridização, dois tipos de genes se juntaram, o que criou a capacidade de tuberização, e isso é um evento ao acaso.”

A evolução das batatas tuberosas coincidiu com um período em que os Andes estavam se elevando rapidamente devido às interações entre placas tectônicas, que criaram uma enorme espinha dorsal no lado ocidental da América do Sul, disse Knapp. Os Andes são uma cordilheira complexa com numerosos vales e uma variedade de ecossistemas.

Os tomates modernos gostam de ambientes secos e quentes, enquanto os Etuberosums preferem um espaço temperado. Mas o ancestral da planta da batata evoluiu para prosperar nos habitats secos, frios e de alta altitude que surgiram nos Andes, com o tubérculo permitindo sua sobrevivência final, disse Knapp. As batatas podiam se reproduzir sem a necessidade de sementes ou polinização. O crescimento de novos tubérculos levou a novas plantas, e elas puderam florescer em diversos ambientes.

A batata cultivada que consumimos hoje é atualmente a terceira cultura básica mais importante do mundo e, junto com o trigo, o arroz e o milho, é responsável por 80% da ingestão calórica humana, segundo o estudo.

Compreender a história da origem da batata pode ser a chave para introduzir mais inovação nas batatas futuras; reintroduzir genes-chave do tomate poderia levar a batatas de reprodução rápida reproduzidas por sementes, algo com o qual Huang e sua equipe na Academia Chinesa de Ciências Agrícolas estão experimentando.

As culturas modernas enfrentam pressões das mudanças ambientais, da crise climática e de novas pragas e doenças, disse Knapp.

As batatas-semente são de interesse porque podem ser mais geneticamente diversas e resistentes a doenças e outros riscos agrícolas, disse Knapp. A reprodução vegetativa de batatas — cortar uma batata em pedaços e plantá-los para criar uma cultura — resulta em batatas geneticamente idênticas que podem ser dizimadas se uma nova doença aparecer.

Estudar espécies selvagens que enfrentaram e evoluíram em resposta a tais desafios também poderia ser crucial, ela acrescentou.

O laboratório de Charkowski está interessado em como as batatas selvagens resistem a doenças e por que algumas pragas e doenças das plantas afetam apenas batatas ou tomates.

“Além de nos ajudar a entender a evolução da batata e o desenvolvimento do tubérculo da batata, os métodos usados (neste estudo) também podem ajudar os pesquisadores a aprender sobre outras características, como resistência a doenças e insetos, nutrição, tolerância à seca e muitas outras características importantes nas plantas de batata e tomate”, disse Charkowski.

As batatas continuam sendo uma cultura importante em regiões áridas ou áreas com verões curtos e altitudes elevadas — lugares onde outras culturas importantes não crescem, disse ela.

As descobertas também mostram as batatas sob uma luz diferente: o resultado de um encontro ao acaso de dois indivíduos muito diferentes, disse a coautora do estudo Dra. Tiina Särkinen, especialista em solanáceas do Jardim Botânico Real de Edimburgo.

“Isso é realmente bastante romântico”, disse ela.

“A origem de muitas das nossas espécies não é uma história simples, e é muito empolgante que agora possamos descobrir essas origens complexas e entrelaçadas graças à riqueza dos dados genômicos.”

FONTE :CNN BRASIL