Um novo estudo conduzido por investigadores da Universidade de Washington em St. Louis e do Jardim Botânico do Missouri revelou uma surpreendente camada de diversidade nas florestas tropicais. Não só as florestas são povoadas por um número vertiginoso de espécies de árvores, como cada uma dessas espécies adopta uma abordagem diferente à química, aumentando o leque de compostos naturais que proporcionam funções importantes para as plantas – e potencialmente para os seres humanos.
A investigação ajudou a clarificar as forças ecológicas e evolutivas que tornam as florestas tropicais em focos de biodiversidade. Embora a equipa não estivesse especificamente à procura de compostos que pudessem ser úteis para os seres humanos, as suas descobertas sublinham o valor das florestas tropicais como fábricas naturais de produtos químicos vegetais que poderiam ter utilizações importantes na medicina e noutros campos, disse Jonathan Myers, professor de biologia em Artes e Ciências na WashU. “As plantas tropicais produzem uma enorme diversidade de produtos químicos que têm implicações práticas para a saúde humana”.
Os investigadores examinaram folhas de árvores recolhidas no âmbito do Projeto Madidi, um estudo em grande escala da flora da região de Madidi, na cordilheira dos Andes, na Bolívia. A equipa estava especialmente interessada nos compostos químicos que as plantas utilizam para se protegerem de insectos herbívoros, agentes patogénicos e outros inimigos – uma prioridade máxima para tudo o que cresce nos trópicos quentes, húmidos e cheios de insectos. Os investigadores propuseram-se compreender melhor como estes compostos diferem entre as espécies que crescem juntas em comunidades de árvores em altitudes baixas e altas com climas contrastantes.
Utilizando a espetrometria de massa, uma tecnologia que permite identificar e contar moléculas individuais numa amostra, os investigadores descobriram uma grande quantidade de compostos químicos. “Identificámos mais de 20.000 metabolitos únicos em amostras de folhas de 470 espécies de árvores”, afirmou Myers. “É um nível espantoso de diversidade química”.
Mais de um terço desses compostos eram terpenóides, uma classe de químicos naturais que as plantas utilizam para se defenderem de insectos e doenças. Como ingredientes de produtos farmacêuticos, os terpenóides também se revelaram promissores no combate ao cancro, no alívio da inflamação e na eliminação de vírus e bactérias nocivos. Cerca de um quarto dos compostos eram alcalóides, uma classe de substâncias químicas vegetais que constituem a base de muitos medicamentos, incluindo analgésicos, medicamentos contra a malária e tratamentos contra o cancro.
A notável diversidade química das florestas tropicais realça a necessidade de estudar e proteger estes pontos quentes biológicos, disse Myers. Ele e os seus colaboradores contribuíram com dados deste projeto para ajudar a criar uma base de dados global de compostos químicos identificados nas plantas. “Com esta base de dados, os investigadores podem procurar substâncias químicas únicas que podem ter um valor real para a sociedade”, afirmou.
No estudo mais recente, Myers e a sua equipa analisaram a diversidade das espécies de árvores e dos metabolitos das folhas em parcelas de florestas húmidas e sazonalmente secas, recolhidas em várias altitudes, entre cerca de 2.000 e 11.000 pés acima do nível do mar. Quanto mais alto subiam, menos espécies encontravam. Identificaram cerca de 140 espécies de árvores diferentes num único lote de 1 hectare (2,5 acres) a uma altitude de 4.000 pés, mas menos de 20 espécies num lote a quase 11.000 pés.
À medida que a diversidade de espécies diminuía, o mesmo acontecia com as diferenças químicas entre as espécies de árvores. No alto das montanhas, mesmo as árvores de espécies diferentes tendem a utilizar tipos semelhantes de químicos para se protegerem e lidarem com o stress abiótico. As fábricas químicas naturais só atingem todo o seu potencial em altitudes mais baixas, disse Myers.
Nas florestas tropicais de planície, superdiversas e hipercompetitivas, faz sentido que uma árvore empregue defesas químicas completamente diferentes das suas vizinhas. “Se uma árvore tem a mesma química que uma vizinha, pode ser vulnerável aos mesmos herbívoros e agentes patogénicos”, disse Myers. Esses inimigos causarão menos danos em geral se tiverem de procurar pontos fracos diferentes para cada árvore, explicou.
A ligação entre a diversidade de espécies e a diversidade química estende-se para além dos trópicos. Myers faz parte de um projeto em curso da NSF que estuda árvores em vários locais, incluindo as terras baixas da Amazónia, as florestas do norte do Canadá e parcelas de investigação locais na estação de campo ambiental da WashU, o Centro de Investigação Tyson. As extensões de carvalho, nogueira e outros tipos de árvores de Tyson não conseguem igualar a diversidade das florestas tropicais.
Nota:
O trabalho foi apoiado pela National Science Foundation (NSF) e pela Living Earth Collaborative, uma iniciativa de biodiversidade que envolve a WashU, o Missouri Botanical Garden e o Saint Louis Zoo. O estudo foi publicado na prestigiada revista Ecology e liderado pelo antigo estudante de pós-graduação em ecologia e biologia da evolução David Henderson, PhD ’23. Os investigadores do Jardim Botânico de Missouri, Sebastian Tello, Leslie Cayola e Alfredo Fuentes; o ecologista químico Brian Sedio, da Universidade do Texas em Austin; e os ecologistas Belen Alvestegui e Nathan Muchhala, da Universidade de Missouri-St.
