A longa e leguminosa busca para dar superpoderes de nitrogênio às culturas

Se as culturas pudessem sentir inveja, seria pelas leguminosas. As plantas de feijão têm um superpoder. Ou mais precisamente, eles compartilham um. Eles desenvolveram relações simbióticas com bactérias que processam o nitrogênio atmosférico em uma forma que é utilizável para essas plantas – um elemento essencial para construir seus tecidos, fotossintetizar e, em geral, manter-se saudável. Isso é conhecido como fixação de nitrogênio. Se você observar as raízes de uma leguminosa, verá nódulos que fornecem a esses micróbios fixadores de nitrogênio um lar e comida.

Outras culturas – cereais como trigo, arroz e milho – não têm uma relação simbiótica tão profunda, então os agricultores precisam usar grandes quantidades de fertilizantes para obter o nitrogênio de que as plantas precisam. Isso é muito caro. E a produção de fertilizantes não é boa para o meio ambiente. Não é fácil transformar o nitrogênio atmosférico em uma forma de nitrogênio que as plantas podem absorver por conta própria. “É preciso muita energia e pressões e temperaturas muito altas”, diz Angela Kent, bióloga vegetal da Universidade de Illinois Urbana-Champaign. “As bactérias fazem isso em temperaturas e pressões ambientes, então são bem especiais. Embora a energia tenha sido barata, tem sido fácil para nós o uso excessivo de fertilizantes nitrogenados”.

Pior ainda, uma vez nos campos, o fertilizante libera óxido nitroso, que é um gás de efeito estufa 300 vezes mais potente que o dióxido de carbono. O escoamento dos campos também polui os corpos d’água, levando à proliferação de algas tóxicas. Este é um problema particularmente grave no Centro-Oeste, onde os fertilizantes deságuam no rio Mississippi e deságuam no Golfo do México, alimentando flores maciças a cada verão. Quando essas algas morrem, elas sugam o oxigênio da água, matando qualquer criatura marinha que tenha a infelicidade de estar na área e criando uma notória zona morta aquática que pode crescer até o tamanho de Nova Jersey. A mudança climática está apenas exacerbando o problema, já que as águas mais quentes retêm menos oxigênio para começar.

Dada toda essa maldade, os cientistas há muito buscam reduzir a dependência da agricultura de fertilizantes, dando aos cereais seus próprios poderes de fixação de nitrogênio. E com o surgimento da tecnologia de edição de genes nas últimas décadas, essa busca vem progredindo. No mês passado, no Revista de Biotecnologia Vegetalos pesquisadores descreveram um avanço com o arroz, projetando a planta para produzir mais compostos que estimulam o crescimento de biofilmes, que fornecem um lar aconchegante para as bactérias fixadoras de nitrogênio, assim como as leguminosas fornecem nódulos para seus micróbios parceiros.

“As pessoas nos últimos 30, 40 anos têm tentado fazer com que os cereais se comportem como leguminosas”, diz Eduardo Blumwald, biólogo de plantas da Universidade da Califórnia, Davis, coautor do novo artigo. “A evolução nesse sentido é muito cruel. Você não pode fazer no laboratório o que levou milhões e milhões de anos.”

Então, o que há com a crueldade evolutiva? Por que algumas plantas – como, digamos, samambaias aquáticas – fixam nitrogênio enquanto outras não?

Não é que outras espécies não recebam nitrogênio. As gramíneas de cereais usam nitrogênio que já está no solo – vem do esterco animal, bem como de toda a vida que se agita na terra. (Muitos grupos bacterianos diferentes processam o nitrogênio atmosférico, não apenas os simbiontes das leguminosas.)

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