Uma nova e aprimorada árvore genealógica das plantas do gênero Solanum, realizada por uma equipe internacional liderada por pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State), está ajudando a explicar a notável diversidade de cores e tamanhos dos frutos deste grupo, além de revelar como eles podem ter evoluído ao longo do tempo. Esse gênero inclui espécies como batata (Solanum tuberosum) e tomate (Solanum lycopersicum).
A pesquisa destaca que a evolução das cores e tamanhos dos frutos de Solanum ocorreu de forma conjunta, contrariando a ideia anterior de que animais frugívoros, como pássaros e morcegos, fossem os principais responsáveis por essa diversificação.
"Desde os anos 1970 e 80, acreditava-se que animais que comem frutos tinham um papel crucial na evolução dos frutos do Solanum. No entanto, nossa pesquisa mostra que a história evolutiva das plantas foi subestimada ou raramente considerada", afirmou João Vitor Messeder, autor principal do estudo e estudante de pós-graduação em ecologia e biologia na Penn State.
Para testar essa nova hipótese, os pesquisadores produziram uma filogenia mais robusta do grupo de plantas, o que melhorou a compreensão das relações entre as espécies. "Utilizando milhares de genes compartilhados entre as espécies, conseguimos melhorar significativamente a árvore genealógica de Solanum, tornando-a a mais completa até hoje", explicou Messeder.
As plantas do gênero Solanum produzem frutos com uma grande variedade de tamanhos, cores e valores nutricionais, variando de preto, roxo, vermelho, verde, amarelo a laranja, e com tamanhos de menos de 1 centímetro a até 20 centímetros. Além de plantas agrícolas importantes, como tomates e batatas, algumas espécies são cultivadas por suas flores ornamentais, e os frutos de muitas dessas plantas são consumidos por humanos e uma diversidade de animais, incluindo aves, morcegos, répteis e mamíferos.
Os pesquisadores coletaram amostras de plantas de diversas partes do mundo, incluindo Brasil, Peru e Porto Rico, além de jardins botânicos. Sequenciaram os genes a partir de RNA e compararam 1.786 genes de 247 espécies para reconstruir a árvore genealógica do Solanum.
"Os avanços tecnológicos recentes permitiram que usássemos mais genes do que estudos anteriores, resolvendo melhor as relações entre espécies e clados", acrescentou Messeder.
Os informações obtidas podem apoiar programas de melhoramento de culturas, como resistência a temperaturas ou pragas. Ou a produção de frutos maiores e de cores específicas. "Se os parentes selvagens mais próximos de culturas agrícolas importantes possuem características desejáveis, é possível cruzar essas culturas com essas espécies ou utilizar seus genes para melhorá-las", destacou Messeder.
A pesquisa revelou que a cor e o tamanho dos frutos de Solanum são relativamente conservados ao longo da história evolutiva, indicando que espécies próximas tendem a ter frutos semelhantes. "Esses resultados sugerem que mecanismos fisiológicos e moleculares podem manter a evolução da cor e do tamanho dos frutos interligada", explicou Messeder.
Os pesquisadores também esclareceram a linha do tempo da origem e diversificação deste gênero, datando a origem do Solanum em cerca de 53,1 milhões de anos atrás, significativamente mais antiga do que estimativas anteriores. "Saber quando Solanum e seus subgrupos se originaram nos permite pensar sobre as condições que podem ter promovido a diversificação desse grupo", afirmou Messeder.
Os próximos passos dos cientistas incluem explorar como as interações modernas entre animais e os frutos que consomem podem iluminar a evolução de ambos os grupos, além de investigar genes específicos relacionados à cor e tamanho dos frutos.
Artigo publicado pelos cientistas relatando o estudo recebeu o seguinte resumo:
"Os mutualismos entre plantas e animais frugívoros foram fundamentais para a radiação das angiospermas. Ainda assim, as incertezas filogenéticas limitam a nossa compreensão da evolução dos frutos carnosos, como no caso de Solanum, um gênero com notável diversidade de frutos carnosos, mas com relações filogenéticas não resolvidas.
Usamos 1.786 genes nucleares de 247 espécies, incluindo 122 transcriptomas/genomas recém-gerados, para reconstruir a filogenia de Solanum e examinar o ritmo e o modo de evolução da cor e tamanho dos frutos.
Nossa análise resolveu a espinha dorsal da filogenia de Solanum, fornecendo alto suporte para seus clados. Nossos resultados recuaram a origem de Solanum para 53,1 milhões de anos atrás (Ma), com a maioria dos principais clados divergindo entre 35 e 27 Ma. A evolução da cor e tamanho dos frutos de Solanum revelou altos níveis de conservadorismo, onde bagas de tamanho médio que permanecem verdes quando maduras são a provável forma ancestral. Nossas análises revelaram que o tamanho e a cor dos frutos estão evolutivamente correlacionados, onde os frutos de cores opacas são duas vezes maiores que os frutos pretos/roxos e vermelhos.
Concluímos que o forte conservadorismo filogenético demonstrado na cor e no tamanho dos frutos de Solanum poderia limitar as influências dos animais frugívoros na evolução dos frutos carnosos. Nossas descobertas destacam a importância das restrições filogenéticas na diversificação das características funcionais dos frutos carnosos.”
Artigo relatando o estudo pode ser lido em doi.org/10.1111/nph.19849
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