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Neurobiologia de plantas: uma ideia provocativa?

Atualizado: Mai 14



Você já ouviu falar da Neurobiologia de Plantas? Quando ouvi (ler) este termo, o que lhe vem à mente?


A neurobiologia de plantas surgiu como uma área de pesquisa em 2005, quando alguns pesquisadores, muitos deles com uma consolidada carreira na área de fisiologia vegetal, encabeçado por Frantisek Baluska, da universidade de Bonn na Alemanha e Stefano Mancuso, da Universidade de Florença na Itália, se uniram e organizaram a primeira reunião científica internacional que ocorreu em maio de 2005, em Florença na Itália. Na ocasião foi criada a Sociedade Internacional de Neurobiologia Vegetal e também sua Revista científica.


A partir de então, os proponentes da neurobiologia começaram a publicar inúmeros artigos científicos para divulgar a comunidade científica em geral quais eram suas ideias e o que estavam propondo. Estes artigos despertaram muita discussão no meio científico e muitos outros artigos se posicionando contra e a favor da Neurobiologia foram publicados em sequência. De fato, as discussões eram direcionadas principalmente ao nome, Neurobiologia de Plantas, tanto por remeter a ideia de neurônio e sistema nervoso em plantas, mas também pelo uso de diversas comparações feitas pelos proponentes da sociedade, para demonstrar que as plantas, embora não possuíssem um tecido ou sistema com células nervosas, eram capazes de comportamento inteligente, de tomar decisões, de fazer análise custo-benefício, de memorizar, de aprender, enfim, dotadas de uma série de habilidade que, a partir de uma visão antropocêntrica, são associadas a organismos que possuem um sistema nervoso desenvolvido.


Mas do que exatamente tratava a neurobiologia de plantas? Já vou responder esta pergunta, mas além de apresentar os objetivos de estudo da neurobiologia, gostaria também de destacar como se desenrolou o embate científico entre os proponentes e os opositores desta nova ciência.



Figura 1: Apresentação esquemática das paredes cruzadas sinápticas mostrando a localização subcelular prevista (Baluska e Hlavačka, 2005).


Do que trata a Neurobiologia Vegetal e porque este nome?


Em 2006, Eric D. Brenner, Rainer Stahlberg, Stefano Mancuso, Jorge Vivanco, Frantisˇek Balusˇka, e Elizabeth Van Volkenburgh publicaram na Trends in Plant Science, o artigo intitulado: Plant neurobiology: an integrated view of plant signaling (Neurobiologia de Plantas: uma visão integrada da sinalização vegetal - tradução livre). Neste artigo os autores apresentam oficialmente a Neurobiologia Vegetal como uma nova ciência e explicam suas justificativas, incluindo a escolha do nome.


A neurobiologia de plantas é então apresentada como um campo de pesquisa destinado a entender como as plantas percebem o ambiente a sua volta e como respondem a este ambiente de forma integrada, levando em consideração componentes moleculares, químicos e elétricos na sinalização intercelular. Os autores colocam ainda que a Neurobiologia se distingue das outras disciplinas da Biologia Vegetal, na medida em que tem por objetivo entender a complexa rede de processamento de informações que existe dentro da planta. Os neurobiologistas propõe uma integração de todo conhecimento já produzido pela biologia molecular, bioquímica, fisiologia, associados ao entendimento das propriedades elétricas das células para compreender o funcionamento da “rede neural” das plantas. Eles vão ainda além, quando colocam que a Neurobiologia deverá explicar como a rede que está presente em um organismos vegetal coordenam as interações ao nível de comunidade. Neste sentido, os autores afirmam que caminhos e circuitos gênicos têm sido extensivamente estudados ao nível de uma única planta, mas especificamente ao nível celular ou subcelular. No entanto, o significado ecológico das interações gênicas, em termos de competição e interação entre plantas da mesma espécie e outras espécies e com a comunidade natural em geral, como bactérias fixadoras de nitrogênio, fungos micorrízicos, têm sido negligenciados e devem passar a ser considerados.


De acordo com os autores, a Neurobiologia é tão nova quanto antiga pois aborda três principais linhas de pesquisa, cujos os primeiros trabalhos publicados não são recentes. São elas: Eletrofisiologia vegetal, Neurotransmissores em Plantas e Inteligência Vegetal. Todos temas que já tratamos aqui no blog.


Com relação ao nome, Neurobiologia, os autores explicam que a escolha foi feita considerando a origem etimológica da palavra neurônio, que em grego significa fibra vegetal. Mas além disso, os neurobiologistas fazem diversas comparações entre processos fisiológicos das plantas e o funcionamento do sistema nervoso animal. O exemplo, mais debatido é proposto por Frantisek Baluska e se refere ao transporte polar de auxina. Baluska compara o transporte polar de auxina em vesículas com a comunicação via neurotransmissores do sistema nervoso. O autor coloca que o processo de liberação da auxina seria uma sinapse vegetal. No sistema nervoso animal a sinapse é o processo de liberação do neurotransmissor na fenda sináptica (espaço de comunicação entre neurônios). Outra comparação também se refere ao floema, como sendo comparável a um nervo. O floema é a principal rota de propagação de sinais elétricos em plantas. Ele forma um contínuo que comunica toda a planta, é revestido internamente por uma membrana e preenchido por uma solução eletrolítica, exatamente como um nervo é. Outra comparação também, esta muito polêmica, é a de que as plantas possuíam um centro processador de informações, como um cérebro, localizado nas raízes. Mais especificamente na zona de transição das raízes. Não se reconhece uma função anatômica nem fisiológica desta região da raiz. Mas sabe-se que é uma região de intensa atividade respiratória, o que para os autores justificaria a comparação.


Figura 2: Sinalização na zona de transição da raiz. Para ver mais, consulte (Baluska et al. 2010).


Treta na ciência: como a comunidade científica recebeu a neurobiologia vegetal?


Em resposta ao artigo citado acima, 33 pesquisadores das diversas áreas da Biologia Vegetal, entre eles diversos fisiologistas famosos como Lincoln Taiz, assinaram uma carta, também publicada na Trends in Plant Science, com o título: Plant Neurobiology: no brain, no gain? (Neurobiologia de plantas: sem cérebro, se ganho? - tradução livre). Para dar uma noção do tom da carta, ela se inicia com a seguinte frase: Nos últimos três anos temos assistido o nascimento de uma ideia provocativa na ciência de plantas. E seguem, em um texto de duas páginas contra argumentando as justificativas para a criação da neurobiologia. Criticam fortemente o uso do termo e afirmam que a origem da palavra neurônio significar fibra vegetal não é um argumento atraente, e que a sugestão de que as plantas superiores possuem nervos, sinapsis, algo equivalente a um cérebro localizado nas raízes e são inteligentes, não passam de especulações e extrapolações, com fracas evidências científicas. E concluem, sugerindo aos proponentes da neurobiologia a revisar criticamente o conceito e desenvolverem uma base intelectualmente rigorosa para ele.


Mas a história não para por aí. Indignados com as críticas, Brenner e colaboradores publicam uma resposta a Alpi e colegas. Com o título: Response to Alpi et al.: Plant Neurobiology: the gain is more than the name (Resposta a Alpi et al.: Neurobiologia de plantas: o ganho é maior que o nome - tradução livre). Os autores escrevem: “Nossas declarações e publicações deixam claro que a Neurobiologia está buscando estruturar ideias introduzidas por representantes das ciências vegetais, como Wilhelm Pfeffer, Charles Darwin, Julius von Sachs, Georg Haberlandt e Erwin Buningning. Ninguém propõe que procuremos literalmente um pequeno cérebro em forma de noz na raiz ou ponta de broto ou algum super-mielinizado condutor de células nervosas nas plantas. Haberlandt também não o fez, quando ele comparou a sinalização de longa distância em Mimosa com isso o que ocorre em animais, nem Darwin quando considerou a armadilha de Vênus como a planta mais parecida com um animal ou conjeturou que a ponta da raiz realiza tarefas complexas como um cérebro.” Destacam ainda que “Neurobiologia Vegetal cria um importante e ainda não preenchido nicho para biologia vegetal. O campo já têm evoluído consideravelmente desde a sua criação. A interdisciplinaridade e a natureza econômica dos três simpósios internacionais realizados fez mais do que apenas desafiar (e em alguns casos rejeitar) o uso de termos neurobiológicos e nossa compreensão do comportamento das plantas. Gerou idéias sobre como entender de forma mais ampla a sinalização da planta. Juntos nos movemos rumo a uma visão mais integrada, buscando os meios pelos quais plantas se comunicam dentro e entre si bem como com outros organismos, e se este é um processo centralizado ou descentralizado (ou em algum lugar intermediário) dentro da planta.”


E para fechar este capítulo, ainda teve mais uma resposta a carta de Alpi et al., escrita por Anthony Trewavas, um apoiador da Neurobiologia vegetal e um dos principais nomes, quando se fala de inteligência em plantas. Ele tem dezenas de artigos publicados sobre o tema. Trewavas escreveu uma resposta com o título: Response to Alpi et al.: Plant Neurobiology - all metaphors have value (Resposta a Alpi et al.: Neurobiologia de plantas - toda metáfora tem valor - tradução livre). O autor defende que o termo neurobiologia é uma metáfora e que a crítica de Alpi e colegas é incorreta. E apresenta alguns exemplos que demonstram o uso de metáforas por celebridades científicas como Darwin e Barbara McClintock, ganhadora do prêmio nobel.


E as controvérsias não pararam por aí. Foram muitos outros artigos publicados nos anos seguintes, criticando e apoiando a sociedade de Neurobiologia. Seus proponentes permaneceram firmes realizando uma reunião internacional por ano, em vários lugares do mundo. Mas as pressões sobre o nome não cessavam e se chegaram a se tornar ameaças e restrições a financiamentos de pesquisa na área. Até que em 2009, por meio de votação foi decidida a mudança do nome da Sociedade que passou a ser Plant Signalling and Behavior, a qual é descrita, em sua página inicial como: “Sinalização e comportamento vegetal descreve um crescente, mas também velho e fascinante campo da Biologia de Plantas endereçado as bases fisiológicas e neurobiológicas do comportamento adaptativo das plantas.”


Texto escrito por Francynês da Conceição Oliveira Macedo


Referências

Brenner, et al. Plant neurobiology: an integrated view of plant signaling (2006) TRENDS in Plant Science Vol.11 No.8.

Alpi, et al. Plant neurobiology: no brain, no gain? (2007) TRENDS in Plant Science Vol.12 No.4.

Brenner, et al. Response to Alpi et al.: Plant neurobiology: the gain is more than the name (2007) TRENDS in Plant Science Vol.xxx No.x.

Trewavas, A. Response to Alpi et al.: Plant neurobiology – all metaphors have value (2007) TRENDS in Plant Science Vol.12 No.6


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Idealizadora e Autora

Francynês Macedo

Bióloga com mestrado e doutorado em Fisiologia e Bioquímica de Plantas pela Esalq/USP. Desenvolve pesquisas na área de Fisiologia de Plantas sob Estresse com ênfase em Eletrofisiologia Vegetal. Possui ampla experiência com a técnica de medição de sinais elétricos em plantas. Na área de ensino tem experiência com Metodologias Ativas de Aprendizagem, incluindo Design Thinking na formação de professores. Propósito de vida: aprender e ensinar.

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