Você já percebeu que, em alguns lugares, uma determinada planta parece dominar toda a paisagem? Em uma área com plantação de Pinus (como Pinus taeda e Pinus elliottii), por exemplo, é difícil encontrar outras espécies crescendo e se desenvolvendo ao redor. Mas por que isso acontece?

Mesmo olhando pra imensidão de uma plantação de Pinus, a resposta, na verdade, não está diante dos nossos olhos. Uma ‘guerra química’ invisível acontece: uma espécie de planta libera substâncias químicas que podem acarretar na inibição de outras plantas e microrganismos vizinhos. O nome desse fenômeno é alelopatia.

No caso do Pinus, por exemplo, suas acículas (folhas em forma de agulha) acumulam compostos químicos, os chamados aleloquímicos. Quando caem no solo, formam um tapete que, com a chuva e a decomposição, são liberados no ambiente e dificultam o desenvolvimento de outras espécies no entorno.

Foi a partir do interesse por essas relações entre as plantas que a professora Lindamir Hernández Pastorini, da Universidade Estadual de Maringá (UEM), docente do Departamento de Biologia do Centro de Ciências Biológicas e atual coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Biologia Comparada (PGB), começou a desenvolver suas pesquisas. 

Alelopatia: uma ‘guerra’ silenciosa e invisível

O termo alelopatia foi proposto em 1937 pelo botânico Hans Molisch para descrever a interação química entre organismos. No que diz respeito às plantas, esse fenômeno acontece quando substâncias que são produzidas por uma espécie são liberadas no ambiente e interferem no desenvolvimento de outra.

“Na alelopatia, consideramos que existe uma interação química, a partir dos compostos que as plantas produzem e que são liberados no ambiente”, explica Lindamir. 

Esses compostos estão relacionados ao metabolismo das plantas. São produzidos a partir do metabolismo secundário e podem ter, entre outras funções, a de defesa e de interação com outras espécies. Os compostos com ação alelopática, são chamados aleloquímicos.

Essa interação pode acontecer de diferentes formas: os compostos podem ser liberados pelas folhas, raízes, flores, frutos ou sementes ou, ainda, podem chegar ao solo por meio da decomposição de partes da planta ou pela ação da chuva.

Entretanto, o resultado da interação entre as plantas não é, necessariamente, negativo. Dependendo das espécies que estão em contato e dos compostos que estão sendo liberados, essa interação pode inibir ou também estimular o crescimento da outra planta.

A alelopatia ajuda, entre outros fatores, a explicar a capacidade de algumas espécies invasoras de se estabelecerem em alguns ambientes. Além de crescerem rapidamente e terem alta capacidade de reprodução, algumas delas produzem substâncias que dificultam o desenvolvimento de outras espécies, gerando uma dominância ecológica.

Essas relações podem, por sua vez, serem reproduzidas em laboratório, onde os pesquisadores testam a ação dos compostos sobre outras espécies. “Nós utilizamos a observação dessas interações nas pesquisas”, explica Lindamir.

Fungos endofíticos: possíveis aliados

As plantas, entretanto, não são os únicos organismos que podem produzir compostos capazes de influenciar o desenvolvimento de outras espécies. E é nesse cenário que entram os fungos endofíticos. 

Ao contrário dos fungos que conseguimos enxergar, como os cogumelos comestíveis ou o mofo nos alimentos, os fungos endofíticos vivem em associação no interior das plantas, no tecido vegetal, e estabelecem uma interação que pode ser neutra ou mutualística (benéfica para ambos). Nesse caso, a planta fornece abrigo e nutrientes, enquanto o fungo ajuda na proteção daquela espécie.

“As pessoas associam comumente os fungos com doenças, porque é o que aparece com mais frequência”, comenta a professora Lindamir, “mas tem essa parte benéfica, as plantas também têm esses organismos que estão em simbiose com elas”.

Identificar esses fungos, no entanto, não é simples. Eles não podem ser observados facilmente apenas fazendo um corte na folha da planta. Para analisá-los, os pesquisadores utilizam técnicas específicas para retirar o fungo da planta, cultivá-lo em laboratório e posteriormente identificá-lo.

“Ele está ali dentro da folha, mas não conseguimos ver no microscópio assim normalmente”, explica a pesquisadora.

E são justamente esses fungos que podem esconder uma diversidade de compostos químicos ainda pouco estudados. Foram eles que chamaram a atenção dos professores Julio Polonio, Claudete Mangolim  e Lindamir Pastorini, e que possibilitou o desenvolvimento da dissertação de mestrado e continuação do estudo pela doutoranda Carolina de Sousa, do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Ambiental, da UEM. 

Dos fungos ao laboratório

O estudo desenvolvido por Carolina começou com os fungos endofíticos Phyllosticta capitalensis, Curvularia americana e Muyocopron sp., isolados de Serjania laruotteana, popularmente conhecida como cipó-timbó-açu.

Uma vez isolados da planta, esses fungos foram cultivados in vitro. O cultivo permitiu que os pesquisadores analisassem os compostos produzidos por esses organismos. “Alguns desses fungos ainda nem haviam sido estudados quimicamente”, destaca Lindamir.

Durante os estudos, a doutoranda testou os compostos dos fungos endofíticos sobre duas espécies de plantas daninhas comuns, a Ipomoea triloba (Convolvulaceae), conhecida como corda-de-viola e a Digitaria insularis (Poaceae), conhecida como capim-amargoso.

Além dos testes biológicos, todas as amostras passaram por análises químicas para identificar os compostos presentes. O objetivo, portanto, era entender o modo de ação dos compostos isolados dos fungos endofíticos no desenvolvimento das plantas daninhas, como também identificar quais compostos foram sintetizados.

Em um dos experimentos, os pesquisadores observaram uma redução de até 90% no crescimento das plantas expostas aos compostos, em comparação com o grupo controle.

As sementes foram colocadas para germinar e, após o início do desenvolvimento da raiz, as plantas foram expostas às soluções contendo os compostos. Depois de um período de aproximadamente 48 horas, o crescimento foi comparado ao das plantas do grupo controle. “Com isso foi possível observar a inibição do crescimento”, explica a pesquisadora.

O resultado foi bastante positivo, uma vez que os compostos liberados pelos fungos foram capazes de retardar o desenvolvimento das duas plantas daninhas.

Um possível caminho para novos herbicidas

Nesse caso, se determinado composto consegue impedir o crescimento de uma planta daninha, ele poderia ser utilizado como um bioherbicida? Em princípio, esse potencial existe. Mas, dentro da pesquisa científica, há um longo caminho até chegar a um produto final.

Os próximos estudos precisam investigar o que exatamente acontece dentro da planta após o contato com esses compostos. Os pesquisadores querem compreender, por exemplo, se há interferência na divisão celular, na ação de hormônios vegetais, no transporte de substâncias ou na fotossíntese.

Uma das hipóteses levantadas na pesquisa é a de que os compostos possam interferir na ação da auxina, um hormônio relacionado ao crescimento das plantas. “A partir dos resultados obtidos, estaremos realizando estudos mais aprofundados, com o objetivo de verificar a atuação desses compostos na fisiologia das plantas”, explica a pesquisadora da UEM.

Também é necessário descobrir como a substância se comportaria fora do ambiente controlado do laboratório. Seria preciso avaliar sua estabilidade, o tempo de permanência no solo, a sua interação com os microrganismos presentes no ambiente, a toxicidade e os possíveis impactos sobre outros organismos que vivem naquele mesmo espaço.

“Para chegarmos no desenvolvimento de um bioherbicida, você precisa passar por todas essas etapas”, ressalta Lindamir. 

Outro ponto importante é descobrir sobre quais espécies o composto atua. Um possível herbicida pode apresentar maior efeito sobre plantas de folhas largas, por exemplo, sem necessariamente ter o mesmo resultado sobre outras espécies. Além disso, também é preciso avaliar sua seletividade em relação às culturas agrícolas.

Em busca de novas alternativas

Essas pesquisas acontecem, entre outras razões, em uma busca por novas alternativas para um problema que já é bastante antigo na agricultura: a resistência de plantas daninhas a determinados herbicidas tradicionais.

Segundo Lindamir, algumas espécies já apresentam resistência a produtos amplamente utilizados, como é o caso do glifosato. Quando isso acontece, pode ser necessário aumentar as aplicações ou combinar diferentes herbicidas para tentar controlar as plantas invasoras.

O problema é que o uso repetido dos mesmos mecanismos de ação pode favorecer a seleção de populações resistentes. “Com o aparecimento de populações resistentes, torna-se necessária a aplicação de doses adicionais e com maior frequência, podendo não apresentar a eficácia que tinha inicialmente”, afirma.

É nesse ponto que a nossa biodiversidade pode apresentar novas possibilidades. Plantas, fungos e outros organismos produzem moléculas diferentes e combinações que ainda não foram exploradas pela ciência.

“Eles podem ter moléculas diferentes ou combinações de moléculas diferentes e que podem ter uma ação não só em um fator”, explica Lindamir.

A expectativa, nesse sentido, é que esses novos mecanismos possam contribuir para reduzir a resistência das plantas daninhas e, em algumas circunstâncias, até diminuir a quantidade de produtos sintéticos já utilizados na agricultura. 

Outra possibilidade investigada pelos pesquisadores é, até mesmo, combinar novas moléculas com herbicidas convencionais, em menores concentrações. Nesse cenário, a descoberta de compostos naturais não necessariamente significaria substituir imediatamente os produtos existentes, mas ajudar a desenvolver estratégias menos agressivas ao meio ambiente e mais sustentáveis.

“A ideia é realmente ter diferentes modos de ação com o uso de bioherbicidas, de forma a ter uma agricultura que seja mais sustentável”, completa Lindamir.

O poder da pesquisa científica

A pesquisa com fungos endofíticos mostra como uma descoberta pode abrir caminho para novas aplicações. Depois de identificar e cultivar os fungos, os pesquisadores analisam seus compostos e testam seus efeitos sobre as plantas daninhas, buscando compreender seu potencial para o desenvolvimento de produtos, como os bioherbicidas.

Para a professora Lindamir, esse processo depende da união de diferentes áreas do conhecimento, como a fisiologia vegetal, química, genética e microbiologia. “É importante ser multidisciplinar, pois possibilita ter visões diferentes e um enriquecimento maior da pesquisa”, afirma.

Mas a investigação nunca termina no laboratório. A expectativa é que o conhecimento produzido possa, no futuro, resultar em aplicações que beneficiem a sociedade. “Eu acho que o objetivo é quando você, a partir desses estudos, consegue verificar que ele tem uma aplicabilidade dentro de diferentes áreas e que isso, de fato, chega até lá”, destaca a pesquisadora.

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Texto: Camila Lozeckyi
Revisão de texto: Ana Paula Machado Velho
Arte: Camila Lozeckyi
Supervisão de arte: Hellen Vieira
Edição Digital: Guilherme Nascimento

A pesquisa que mencionamos contribui para os seguintes ODS:

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