A BIOGEOGRAFIA DA COR

Na próxima 5ª feira, 25 de Fevereiro de 2016, pelas 18h realiza-se no RÓMULO Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra a palestra intitulada "Biogeografia da Cor ". O orador será o Professor Jorge Paiva, Investigador no Centro de Ecologia Funcional da Universidade de Coimbra, galardoado com o Grande Prémio Ciência Viva 2014. 

Esta palestra insere-se no ciclo "Fronteiras da Ciência", coordenado pelo Bioquímico e comunicador de ciência António Piedade, que decorre de Fevereiro a Julho de 2016.

Público alvo: Público em geral
ENTRADA LIVRE

RESUMO DA PALESTRA:

          " Na Natureza nada é aleatório. Tudo o que nela existe resultou de milhões de anos de evolução. Os seres vivos não evoluíram independentemente, mas integrados nos respetivos ecossistemas.

           As plantas, como não se movem, para se “alimentarem” necessitam de luz e pigmentos assimiladores e captadores de energia (clorofilas e carotenoides), cuja concentração depende das coordenadas geográficas onde vegetam. Assim também, para se reproduzirem sexuadamente e para se dispersarem, são dependentes de agentes transportadores (ar, água e animais) dos seus diásporos (esporos, sementes e frutos). Desta maneira, evoluíram adaptando-se não apenas às condições ecológicas dos ecossistemas onde vivem, mas também aos agentes dispersores. Quando os agentes dispersores são animais, ocorreu frequentemente uma evolução adaptativa paralela com esses animais (coevolução).

            Nas Angiospérmicas (plantas vasculares, com flores e frutos), a cor predominante das folhas é o verde, pois a clorofila é o pigmento mais importante para a elaboração dos nutrientes necessários para as funções vitais das plantas. Mas as cores das flores e dos frutos resultaram de uma evolução adaptativa aos agentes polinizadores e dispersores, particularmente animais.

            Os animais não têm todos a mesma visibilidade para as cores. Assim, do espetro solar (arco-íris) os humanos vêm as cores das radiações desde os 380 nanómetros de comprimento de onda (violeta) aos 740 nanómetros (vermelho). Os cães e gatos vêm poucas cores, apenas do azul ao amarelo. Um cão guia sabe que o semáforo está vermelho, pela posição da luz na vertical do semáforo, pois não vê a cor, apenas tem a perceção da luz estar apagada ou acesa. Por isso, as posições das 3 cores dos semáforos são sempre as mesmas em todos os semáforos (a superior é vermelha, a do meio é amarela e a inferior é verde). Nos humanos também há que contar com os daltónicos que não vêm o vermelho. Muitos insetos (abelhas por exemplo) e muitas aves, vêm para além do violeta (ultravioleta), que nós não vemos, mas podemos saber como as abelhas vêm essa cor nas flores, através de fotografias com filmes sensíveis ao ultravioleta. Por outro lado, as abelhas e muitos outros insetos não vêm o vermelho. As cobras, por exemplo, têm uma reduzida amplitude de visão das cores do espetro solar, mas “percebem” para lá do vermelho (infravermelho), o que é muito útil para predadores noturnos de presas de sangue quente.

            Por isso, as cores das flores dependem do espetro visual dos polinizadores e a cor dos frutos da visão dos dispersores. Assim, em Portugal as flores das nossas plantas nativas não são vermelhas, pois os polinizadores no nosso país são maioritariamente insetos. Já temos frutos vermelhos, pois alguns dos dispersores são aves, que vêm o vermelho. As flores que estão adaptadas a polinizadores noturnos, são brancas.

            A cor de muitos animais e plantas depende da altitude, como, por exemplo, algas vermelhas a profundidades maiores que as algas castanhas e as verdes à superfície. O mesmo acontece com alguns peixes, particularmente dos ecossistemas coralígenos, por se manterem em nichos ecológicos horizontais. As cores dos seres vivos também dependem da latitude, como, por exemplo o urso polar é branco e os ursos de latitudes inferiores são castanhos e até pretos.             Com as plantas passa-se o mesmo, pois as das latitudes equatoriais são de folhagem verde-escura e as que se encontram entre os círculos polares e os respetivos trópicos (cancer e capricórnio) são verde-claro. Embora não haja uma dependência tão intensa da cor dos seres vivos com a longitude, existem muitos exemplos, como, por exemplo, os nossos carvalhos e aceres têm folhagem acastanhada no Outono e a dos americanos é avermelhada.

            As cores dos animais também dependem dos hábitos de vida (ex.: os predadores noturnos são sarapintados de branco e escuro) e dos ecossistemas onde vivem (ex.: os cavernícolas são despigmentados pois vivem permanentemente na escuridão, por isso são brancos e cegos)." 

Jorge Paiva

Uma Semente na Sinfonia da Vida

Crónica para a imprensa regional:

Na semana em que a Universidade de Coimbra comemora 722 anos desde a sua fundação, o mote para esta crónica parte de uma semente.

Com o sentido musical imerso na “Dança com Pássaros” de António Pinho Vargas (Prémio Universidade de Coimbra 2012), a semente de que parto é aquela que cientistas conseguiram fazer germinar e desenvolver em planta florida da espécie Silene stenophylla.

Esta semente aguardava há trinta mil anos pelas condições propícias à sua germinação. Congelada em tocas, de hibernação de esquilos, encontradas hoje entre os 20 a 40 metros de profundidade em territórios do nordeste da Sibéria, “aguardava” por mão humana. O trabalho efectuado por uma equipa de investigadores liderada pelos russos S. Yashina e D. Gilichinsky foi publicado on line, no passado dia 21 de Fevereiro, na prestigiada revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).

Não deixa de ser estimulante a esperança de paz na imagem de uma planta florida, fruto do trabalho efectuado por cientistas da Academia das Ciências Russa, possa ser hoje divulgado ao mundo numa revista da Academia das Ciências Norte Americana! E pensar que um outro frio teria impedido que isto fosse possível há um instante atrás - 30 anos - comparado com os trinta mil anos de espera por condições apropriadas para iniciar o programa inscrito no genoma aninhado naquela semente! Este facto faz das plantas da espécie S. stenophylla os mais antigos organismos multicelulares actualmente viáveis, fósseis vivos renascidos!

Esta semente ressoa imediatamente em harmónicos da importância incalculável que existe no Banco de Sementes do Jardim Botânico da Universidade de Coimbra. Iniciado há 240 anos por um dos mais dinâmicos e ilustres directores do Jardim Botânico, o Professor Júlio Henriques (1838-1928), o Banco de Sementes é o maior em Portugal e reúne hoje cerca de 50% das espécies nativas da Flora Portuguesa, algumas delas ameaçadas de extinção.

Em 1868, Júlio Henriques funda igualmente o catálogo dessas sementes intitulado Index Seminum et Sporarum, o qual continua até hoje a ser publicado e actualizado anualmente. Numa percepção avançada para a época, diríamos hoje, da necessidade em garantir a preservação da biodiversidade floral através da recolha e armazenamento de sementes, aquele ilustre botânico e naturalista intensifica a troca de plantas com os principais Jardins Botânicos de todo o mundo, como por exemplo os da “distante” Austrália. De facto, o Banco de Sementes é uma das muitas riquezas do Jardim Botânico e jóia do património da vida protegida no seio da Universidade de Coimbra, catalisador de um ímpar e singular intercâmbio científico que nos permite ter hoje sementes de espécies que se encontram em risco de extinção no seu local nativo.

Este facto impregna o jardim com fragrâncias de migrações futuras de alguma das sementes que preserva com o maior respeito pela biodiversidade do planeta.

Tal como o maravilhamento contagiante da música de António Pinho Vargas nos convida a migrações até novos horizontes de descobertas, novos destinos para um conhecimento sustentado, qual semente paciente que pode fazer renascer a esperança de um novo sorriso a florir junto da aparência do fim.

António Piedade

BOTÂNICA E QUIMICA EM CAMÕES

Há muita botânica e química a descobrir na épica e na lírica camoniana.

Esta afirmação foi sustentada pelas intervenções dos Professores Jorge Paiva (Instituto Botânico da Universidade de Coimbra) e Sérgio Rodrigues (Departamento de Química da FCTUC) no último "Sábado com Ciência", ocorrido no passado dia 22 de Outubro, na Livraria Bertrand, no Dolce Vita, em Coimbra.

Há, de facto, muitas referências à botânica e à química (mas também de física, de oceanografia, de astronomia, de geologia...) nos Lusíadas. Este texto épico, único na nossa língua matriarcal, pode, assim, ser ferramenta de estudo interdisciplinar.

Também a lírica de Camões possui abundantes descrições e referências a espécies da flora portuguesa e de além-mar, segundo estudo recente do Professor Jorge Paiva, a aguardar publicação.

Literatura, "chata" e "traumatizante" para os alunos?

Queiram os professores e alunos ensinar, aprender e descobrir, que matéria prima de qualidade não nos falta.

JARDIM BOTÂNICO DO RIO

Outro sítio imperdível do Rio de janeiro é o luxuriante Jardim Botânico, que remonta a 1808, quando o Príncipe Regente, D. João VI, aqui aportou.

A PRIMEIRA FLOR, O PRIMEIRO OVÁRIO

Crónica publicada no "Diário de Coimbra".

Que bela flor, ainda mais apetecível de dar e receber neste dia internacional da mulher. Inspire o seu perfume e mergulhe, brevemente, na história da vida que ela encerra.

Há pelo menos cerca de 130 milhões de anos (cretácio inferior) uma planta da espécie Archaefructus liaoningensis (ver aqui, aqui e aqui), cujo fóssil foi encontrado, em 1998, na província Chinesa de Liaoning, apresenta uma estrutura floral precursora das plantas modernas com flor: a internalização e protecção dos óvulos, ou células germinativas femininas, no interior da estrutura vegetal designada por carpelo. O ovário vegetal que se transformará no fruto.

Os paleobotânicos consideram a género Archaefructus presente nesse fóssil (actualmente conhecem-se três espécies extintas) a “mãe de todas as plantas com flor modernas” ou angiospérmicas, que hoje engloba cerca de 230 mil espécies por toda a biosfera. Aliás esta designação deriva das palavras gregas "angios" para "urna", e "sperma" para "semente". Por outras palavras é a antecâmara da semente encerrada num fruto.

Na evolução das angiospérmicas, a grande “inovação” da vida não foi tanto a modificação estrutural e funcional de folhas que se “converteram” em sépalas no cálice e em pétalas coloridas na corola, mas mais a modificação de uma incipiente folha numa túnica protectora do óvulo, que virá a dar origem ao ovário. Esta túnica foliar tornou o óvulo secreto e pudico, qual folha da videira a cobrir o ventre à Eva bíblica.

No Jardim Botânico da Universidade de Coimbra é possível observar, por esta altura do ano, exemplares de plantas gimnospérmicas (“gimnos" que significa “nu" em grego) que apresentam a descoberto os maiores óvulos do Reino Vegetal. São excelentes exemplares de Cyca revoluta, fósseis jurássicos vivos, que exemplificam o estado da arte da apresentação das células reprodutivas femininas antes da evolução para a flor.

Tanto quanto é possível saber hoje através dos registos fósseis, o primeiro ovário e as primeiras plantas com flor desenvolveram-se no paraíso do Cretáceo inferior (entre 145,5 a 99 milhões de anos atrás) no território que hoje é o continente asiático. A primeira flor desabrochou numa Terra repleta de dinossauros.

As flores hoje belas, perfumadas e delicadas, símbolos de emoções várias e muitas paixões, terão primeiramente funcionado como muralha protectora do precioso óvulo, contra a acção de besouros jurássicos, outros insectos e animais.

Acrescente-se de passagem que, após uma eventual fecundação, os óvulos darão origem a sementes e os ovários converter-se-ão em frutos mais ou menos suculentos, ou melhor, nutritivos para um potencial embrião.

Esta tendência protectora da célula germinativa feminina é uma constante da evolução da vida, iniciada primeiramente pelas plantas angiospérmicas e rimada sucessivamente pelos animais.

António Piedade

O AÇÚCAR DA PRIMEIRA FLOR

Crónica publicada no "O Despertar".

Os cristais de açúcar espalhados sobre a mesa, ali lançados por um distraído gesto adocicante, são iluminados pela luz da tarde. A refracção e reflexão dos raios solares que os atravessam emprestam mais cor à visão da natureza em vésperas primaveris. Um insecto, voo inebriado de néctar colhido numa das primeiras flores, poisa no pires e não resiste em completar a sua recolha com umas moles de açúcar.

Com o aumento da luminosidade diária, as plantas recuperam outros ritmos metabólicos. Suavizados os rigores invernais, o fluxo de nutrientes aumenta entre as raízes e os ramos nus. Aqui e acolá, brotam folhas incipientes em resposta ao aumento da exposição solar, futuras e eficientes centrais de síntese orgânica que, a partir da energia da radiação electromagnética na gama da luz visível, reorganizam as ligações entre átomos de carbono (C), oxigénio (O) e hidrogénio (H) provenientes do dióxido de carbono (CO2) e da água (H2O), no processo conhecido por fotossíntese.

Os produtos, hidratos de carbono com a formula química empírica (CH2O)n – n maior do que três –, são das biomoléculas mais abundantes na natureza. Possuem diversas funções nos seres vivos sendo a função energética através da oxidação da glicose talvez a mais conhecida.

Alguns açúcares armazenados nas raízes das plantas impedem que estas gelem no solo sob o rigor invernal. São anticongelantes naturais. Garantem deste modo que a planta, árvore, sobreviva para além do frio.

Os carbohidratos, outra designação pela qual são conhecidos, são peças de construção de várias estruturas como seja a parede celular de bactérias, fungos e células vegetais. A celulose, uma matrix dos tecidos vegetais, é um polímero natural de glicose.

Carbohidratos como a desoxirribose e a ribose são blocos estruturantes da helicoidade dos ácidos genéticos (ADN, ARN).

Associados a proteínas (glicoproteínas) os hidratos de carbono funcionalizam diversas tarefas de sinalização intra e extracelular. Muitas hormonas animais (e.g., TSH) são por elas formadas.

Diversas glicoproteinas determinam, na superfície dos glóbulos vermelhos, os diferentes grupos sanguíneos. Aliás, é o elevado número de combinações diferentes que proporcionam, que marca, com identificação própria, as incontáveis células que nos constituem, assim como especificam a nossa identidade única. De facto, a nossa identidade e compatibilidade imunitária inter-indivíduo é muito determinada pela variabilidade glicoproteica.

Sendo parte constituinte da “cola celular” extracelular que mantém as células na apropriada arquitectura tecidular, outras costuras entre carbohidratos e proteínas participam na lubrificação das articulações esqueléticas, permitindo assim a mobilidade articulada que nos alavanca o caminhar de flor em flor, para nos inspirarmos com os seus perfumes e aromas. Estes, constituídos por diversos compostos aromáticos e voláteis, são detectados olfativamente por “antenas moleculares” que contem açúcares na sua composição!

E o pólen, publicitado pelas flores das plantas angiospérmicas, mas anterior a estas, com pelo menos 300 milhões de anos de evolução e adaptação aos desafios da comunicação intra e inter-espécies, transportador de informação ecológica para além da informação genética reprodutiva (masculina!), é constituído maioritariamente por hidratos de carbono com múltiplas funções.

São astronómicas moles de açúcares nos estames da primeira flor.

António Piedade

COIMBRA FLORESCE

A minha crónica semanal no "Diário de Coimbra".

Na sua translação ao redor do Sol, o nosso planeta Terra aproxima-se do momento, na sua orbita, em que ocorre o equinócio da Primavera, o que no nosso calendário ocorrerá no próximo dia 20 de Março, pelas 23h21. Nessa data, a duração do dia será igual à da noite.

Desde o inicio da estação invernal que no hemisfério terrestre norte e às nossas latitudes, o período de iluminação diário tem aumentado. O dia espreguiça-se e a natureza sacode-se dos refulgentes cristais de gelo da sua hibernação. De entre animais e plantas, o florescimento vegetal sobressai e estimula os nossos sentidos.

Em resposta a um maior tempo de exposição solar várias árvores angiospérmicas, como as dos géneros Magnolia e Prunus (cerejeiras, ameixoeiras, amendoeiras), florescem encantando inúmeras ruas e espaços jardinados de Coimbra e arredores... Nestas árvores, o primeiro verso do prefácio primaveril vem na forma de flor, que nestes casos preenche de cor a copa arbórea despida de folhas verdes.

As folhas virão depois com a progressiva mobilização radicular de recursos minerais, como o ferro (Fe), o magnésio (mg), o manganês (Mn), entre tantos outros elementos. O primeiro (Fe) é essencial para a síntese de clorofilas (ver, por exemplo, aqui e aqui) e citocromos. O segundo (Mg) é constituinte das clorofilas. O terceiro (Mn) é fundamental para a organização da estrutura lamelar dos tilacóides dos cloroplastos, organelos onde ocorre a fotossíntese.

A magnificência da flor grande e perfumada das magnólias, das primeiras a florescer, nas suas variantes corolas coloridas desde o branco ao rosado mais ou menos intenso, tecem o olhar com a mensagem segura, que a experiência de 100 milhões de anos de evolução e adaptação a mudanças inspira, de que melhores tempos estão mesmo a chegar, que uma nova estação traz consigo os aromas de uma exuberante e diversa fertilidade.

O perfume floral anuncia pólen, rico alimento de inúmeros insectos e pássaros que exprimem na atmosférica partitura primaveril as sonatas da sua fértil evocação. Em troca, os animais vectorizam células reprodutivas masculinas, de flor em flor, fertilizando eficazmente plantas distantes da mesma espécie. Esta polinização cruzada minimiza “a consanguinidade” (a da mesma planta fecundar-se a si própria) e promove a biodiversidade vegetal. É desta cooperação sinérgica entre diferentes espécies, géneros e reinos que floresce a força motriz capaz de gerar uma capacidade ajustada à resolução de adversidades, utilizando os recursos existentes, num belíssimo exemplo do uso harmonioso da bioeconomia característica e intrínseca à vida.

E hoje, dia 1 de Março, dia da Universidade que floresceu na cidade de Coimbra há 721 anos, o Doutor João Gabriel Silva é investido nas magnificentes funções reitorais para que foi eleito pelo Conselho Geral. E a Universidade recebe a visita de uma das mais florescentes cientistas portuguesas, Maria de Sousa, de cujo trabalho resultaram muitos frutos para o conhecimento do funcionamento do sistema imunitário e da homeostase do ferro no nosso organismo.

O mesmo elemento (Fe) necessário para sintetizar as clorofilas que permitem às plantas fixar dióxido de carbono e eliminar oxigénio, o oxigénio que, conjugado com o ferro presente na hemoglobina dos nossos glóbulos vermelhos é transportado até todas as células do nosso organismo para permitir a respiração celular.

Maria de Sousa vem receber o Prémio Universidade de Coimbra de 2011 com que foi recentemente distinguida e, com certeza, um ramo de flores. Adiciono ao ramo uma magnólia.

António Piedade

O BESOURO E A PALMEIRA

A minha crónica semanal no "Diário de Coimbra".

Esta é uma história que acaba em Coimbra.

Um viajante biólogo galáctico que passasse pela terra há cerca de 145,5 milhões de anos atrás (início do Cretácio) observaria uma enorme diversidade de dinossauros, compaginando em florestas de fetos, cavalinhas, cicadáceas e algumas coníferas, etc., com pequenos mamíferos, tartarugas, répteis, crocodilos e insectos como os besouros (coleópteros), entre muitos outros seres vivos.

Se o viajante regressasse à Terra cerca de 80 milhões de anos depois (fim do Cretácio superior), há cerca de 65,5 milhões de anos atrás, ficaria surpreendido com uma profunda alteração na biosfera: uma perda de 60% na biodiversidade, indicando que os ecossistemas do planeta teriam passado por momentos de dramática e súbita mudança – o evento KT.

Contudo, a sensação de perda seria rapidamente substituída pela de maravilhamento por encontrar um planeta paradisíaco, revestido por uma flora tropical com inúmeras e novas espécies de plantas com flores (angiospérmicas), como as magnólias, cerejeiras, araucárias, faias, figueiras, palmeiras, entre outras famílias de arbustos e arvores florescentes, uniformemente distribuídas pelo planeta.

Seria recebido por um planeta renovado e florido, refeito de um luto aparentemente inacabável e pesaroso!

Sentiria um clima tropical global, com uma temperatura média cerca de quatro graus superior à dos nossos dias. Espantosamente, o viajante conseguiria encontrar, por exemplo, palmeiras distribuídas desde o equador a latitudes hoje ocupadas pela Gronelândia!

Para além de novas espécies de animais mamíferos e placentários, observaria revoadas de novas espécies de pássaros e enxames de novos insectos como borboletas e abelhas a participar co-evolutivamente na selecção de cores e padrões florais.

Verificaria que alguns mamíferos pequenos não se tinham extinguido, mas sim evoluído, assim como inúmeros representantes de grupos de insectos como as moscas e besouros resistentes e já conhecidos desde a última visita.

Se o imaginário viajante biólogo tivesse visitado na semana passada o terceiro planeta a contar do Sol, teria ficado com certeza muito admirado pela biodiversidade nos ecossistemas que nos últimos 60 milhões anos matizaram a biosfera da Terra.

E, num recanto tropical no Jardim Botânico da Universidade de Coimbra, o viajante observaria que uma palmeira da espécie Phoenix sylvestris (originária do sul do Paquistão, Índia e Bangladesh) estava a ser abatida por um espécimen do Homo sapiens especializado no abate arborícola, sob as ordens das autoridades responsáveis.

Exemplar único neste Jardim Botânico e talvez mesmo em Portugal, a palmeira, com cerca de 12 metros de altura e 78 anos de idade, foi declarada infectada por um escaravelho vermelho, coleóptero da espécie Rhynchophorus ferrugineus, originário da Ásia.

Este besouro, com aspecto de tâmara, tem vindo a globalizar-se alastrando a sua presença para África e Europa - terá chegado ao mediterrâneo europeu por volta de 1980.

Hospedeiro de palmeiras não participa na polinização das suas flores. Muito pelo contrário, durante a fase larvar do seu ciclo de vida, depois de ter eclodido dos ovos depositados na base da coroa da palmeira, alimenta-se de folhas novas e tenras, escava buracos com 1 metro de comprimento no tronco o que danifica tecidos internos vitais para a planta, soçobrando a morte da mesma.

Para informação do turista galáctico, as outras espécies de palmeiras do Recanto Tropical do Jardim Botânico da Universidade de Coimbra, recordação viva de alguma vegetação do final do período Cretácico, irão ser alvo de tratamento de prevenção anti-escaravelho-vermelho, evitando assim um mesmo fim precoce: cinzas.

António Piedade