Nanossensor alerta quando plantas estão estressadas por danos físicos

Uma equipe de engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, desenvolveu um nanossensor capaz de detectar situações de estresse em plantas. A tecnologia poderá ajudar os cientistas a desenvolver novas estratégias para melhorar a produção agrícola, por exemplo.

A equipe descobriu que, depois que uma folha é "ferida", a planta libera uma substância chamada de peróxido de hidrogênio. Essa substância parte do machucado e se espalha por toda a folha, de forma semelhante a maneira como os neurônios transmitem impulsos elétricos em nossos cérebros. "Como dominós caindo sucessivamente, isso cria uma onda que pode se propagar muito mais longe do que apenas um peróxido de hidrogênio sozinho", afirmou Michael Strano, líder da pesquisa, em declaração à imprensa.

Esse pico de peróxido de hidrogênio estimula as células vegetais a produzirem moléculas chamadas metabólitos secundários, como flavonóides ou carotenóides, que ajudam a reparar os danos sofridos. Essas "feridas" podem ser resultado de diversos fatores, como infecções e queimaduras — e os novos sensores conseguem identificar qual tipo de estressor causou a onda de peróxido de hidrogênio.

Já faz alguns anos que os pesquisadores do MIT vem explorando o potencial de engenharia de plantas nanobiônicas — vegetais que incorporam nanomateriais que dão novas funções às plantas, como emitir luz ou detectar falta de água. Foi a partir dessa tecnologia que eles decidiram desenvolver os novos sensores. 

Segundo Strano, ele e sua equipe utilizaram um método chamado penetração de envelope de troca lipídica (LEEP) para incorporar os sensores nas folhas dos vegetais. O LEEP permite que nanopartículas possam penetrar as membranas celulares das plantas — e foi assim que os cientistas incorporaram os nanossensores nos vegetais.

Os pesquisadores testaram a tecnologia em diversas espécies de plantas, como pés de morango, espinafre, rúcula, alface, agrião e azedinha, e descobriram que diferentes vegetais produzem ondas de peróxido de hidrogênio também diversas — todas detectáveis. Além disso, cada espécie parece responder diferentemente a variadas formas de estresse, o que os especialistas atribuem à capacidade de resposta de cada vegetal.

"Essa forma de onda contém muitas informações sobre cada espécie, e ainda mais emocionante é [notar] que tipo de estresse em uma determinada planta está codificado nessa forma de onda", observou Strano. "Você pode observar a resposta em tempo real que uma planta experimenta em quase qualquer ambiente novo."

Outra vantagem do instrumento é seu custo-benefício. Os sinais enviados são detectados por um pequeno computador, cujo tamanho é similar ao de um cartão de crédito, e custa apenas US$ 35 (R$ 180).

Já suas possíveis aplicações variam, mas os especialistas do MIT acreditam que a principal vantagem da tecnologia é a triagem de diferentes espécies de plantas quanto à sua capacidade de resistir à luz, ao calor e a danos físicos, como cortes. Os nanossensores também poderão ser usados para estudar como diferentes espécies respondem a patógenos.

"As plantas têm uma forma muito sofisticada de comunicação interna, que agora podemos observar pela primeira vez", comentou Strano. "Isso significa que, em tempo real, podemos ver a resposta de uma planta viva, comunicando o tipo específico de estresse que ela está enfrentando."