Segundo um estudo de uma equipa de biólogos, a batata - base da alimentação mundial - deve a sua origem a um improvável cruzamento entre um tomate selvagem e uma planta extinta, há nove milhões de anos
A humilde batata dos nossos dias, domesticada pela primeira vez há cerca de 10 mil anos, teve origem nas montanhas dos Andes antes de se tornar uma cultura essencial de que o mundo hoje depende. Mas, como as plantas não se conservam bem no registo fóssil, a sua linhagem permaneceu, em grande parte, um mistério.
Agora, uma equipa de biólogos evolutivos e cientistas genómicos traçou as origens deste alimento amiláceo a um encontro fortuito ocorrido há milhões de anos com um parente vegetal improvável: o tomate.
Os investigadores analisaram 450 genomas de espécies de batatas cultivadas e selvagens, e os genes revelaram que um antigo antepassado do tomate selvagem cruzou-se naturalmente com uma planta semelhante à batata chamada Etuberosum, há nove milhões de anos - ou cruzaram-se geneticamente, já que ambas as plantas tinham divergido de um antepassado comum há cerca de 14 milhões de anos, segundo um estudo publicado na revista Cell.
Embora nem os tomates nem os Etuberosum tivessem a capacidade de produzir tubérculos - a parte comestível, engrossada, das plantas domesticadas como a batata, o inhame ou o taro, que crescem no subsolo - a planta híbrida resultante passou a tê-la. Os tubérculos evoluíram como uma forma inovadora de a planta da batata armazenar nutrientes no subsolo à medida que o clima e o ambiente nos Andes se tornavam mais frios - e, uma vez domesticados, tornaram-se um alimento-base para os humanos. Atualmente existem mais de 100 espécies de batatas selvagens que também produzem tubérculos, embora nem todas sejam comestíveis por conterem toxinas.
“A evolução de um tubérculo deu às batatas uma enorme vantagem em ambientes hostis, impulsionando uma explosão de novas espécies e contribuindo para a rica diversidade de batatas que vemos e de que dependemos hoje”, afirmou, em comunicado, o autor principal do estudo, Sanwen Huang, presidente da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas Tropicais e professor no Instituto de Genómica Agrícola de Shenzhen, da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas. “Resolvemos finalmente o mistério da origem das batatas.”
Os cientistas decifraram também quais os genes fornecidos por cada planta que permitiram a criação dos tubérculos. Compreender como surgiram e evoluíram as batatas pode, no futuro, ajudar os cientistas a cultivar variedades mais resilientes, resistentes a doenças e às alterações climáticas.
A escavação de um mistério duradouro
As batatas, os tomates e os Etuberosum pertencem todos ao género Solanum, que inclui cerca de 1500 espécies e é o maior género da família das solanáceas, plantas com flor. À primeira vista, as plantas da batata são quase idênticas aos Etuberosum, o que levou inicialmente os cientistas a pensar que eram “irmãs” provenientes de um antepassado comum, explica JianQuan Liu, coautor do estudo e professor da faculdade de ecologia da Universidade de Lanzhou, na província chinesa de Gansu.
Os Etuberosum incluem apenas três espécies e, embora as plantas tenham flores e folhas semelhantes às das batatas, não produzem tubérculos.
“Os Etuberosum são uma coisa especial”, diz à CNN internacional a coautora do estudo, Sandy Knapp, botânica investigadora do Museu de História Natural de Londres. “São coisas que provavelmente nunca verias a menos que fosses às ilhas Juan Fernández, às ilhas de Robinson Crusoé no meio do Pacífico, ou à floresta tropical de Temuco, no Chile.”
Mas ao delinearem a linhagem das batatas, tomates e Etuberosum, os cientistas encontraram uma incongruência inesperada que parecia indicar que as batatas estavam mais próximas dos tomates, a nível genético, diz Sandy Knapp.
A equipa utilizou análises filogenéticas - um processo semelhante ao de determinar, nos humanos, uma relação genética entre pais e filhos ou entre irmãs - para determinar as relações entre as diferentes plantas, explica JianQuan Liu.
A análise revelou uma contradição: as batatas podiam ser irmãs dos Etuberosum ou dos tomates, dependendo dos marcadores genéticos analisados.
O antepassado comum dos tomates e dos Etuberosum, que viveu há 14 milhões de anos, e as plantas que dele divergiram já não existem - estão “perdidas nas brumas do tempo geológico”, diz Sandy Knapp. Por isso, os investigadores procuraram marcadores genéticos nas plantas modernas para tentar determinar as suas origens.
“Usamos sinais do passado que ainda estão presentes nas plantas que temos hoje, para tentar reconstruir esse passado”, acrescenta.
Para seguir esse sinal ao longo do tempo, os investigadores compilaram uma base de dados genética das batatas, recorrendo a espécimes de museus e até a dados recuperados de batatas selvagens raras, difíceis de encontrar, algumas das quais só ocorrem num único vale nos Andes, conta Sandy Knapp.
“As batatas selvagens são muito difíceis de recolher, por isso este conjunto de dados representa a coleção mais abrangente de dados genómicos de batatas selvagens alguma vez analisada”, disse, em comunicado, o coautor Zhiyang Zhang, investigador do Instituto de Genómica Agrícola de Shenzhen da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas.
Um mapa genético traçado pelo acaso
A investigação revelou que a primeira batata, e todas as espécies que se lhe seguiram, incluíam uma combinação de material genético proveniente dos Etuberosum e dos tomates.
Alterações climáticas ou geológicas terão feito com que um antigo Etuberosum e um antepassado do tomate coexistissem no mesmo local, diz JianQuan Liu
Como ambas as espécies são polinizadas por abelhas, o cenário mais provável é que uma abelha tenha transportado o pólen de uma planta para outra e originado a batata, afirma Amy Charkowski, vice-reitora de investigação na Faculdade de Ciências Agrícolas da Universidade Estatal do Colorado, que não participou neste novo estudo.
O lado do tomate forneceu o gene SP6A, uma espécie de “interruptor principal” que indicou à planta que devia começar a formar tubérculos, enquanto o lado do Etuberosum contribuiu com o gene IT1, que controlou o crescimento dos caules subterrâneos onde se formaram os tubérculos amiláceos, explica JianQuan Liu. Se um destes genes estivesse ausente, ou não funcionasse em conjunto com o outro, as batatas nunca teriam formado tubérculos, dizem os investigadores.
“Uma das coisas que acontece na hibridação é que os genes se misturam”, declara Sandy Knapp. “É como baralhar um baralho de cartas - e diferentes combinações surgem. E, felizmente, neste evento de hibridação em particular, dois tipos de genes juntaram-se e criaram a capacidade de formar tubérculos - foi um acaso.”
A evolução das batatas tuberosas coincidiu com um período em que os Andes estavam a crescer rapidamente devido à interação das placas tectónicas, criando uma espinha montanhosa imensa no lado ocidental da América do Sul, acrescenta. Os Andes são uma cordilheira complexa, com inúmeros vales e uma vasta gama de ecossistemas.
Os tomates modernos preferem ambientes secos e quentes, enquanto os Etuberosum adaptam-se melhor a climas temperados. Mas o antepassado da batata evoluiu para prosperar em habitats secos, frios e de elevada altitude que surgiram ao longo dos Andes - com o tubérculo a garantir a sua sobrevivência. As batatas passaram a reproduzir-se sem necessidade de sementes nem de polinização. O crescimento de novos tubérculos originava novas plantas, que se espalhavam por ambientes diversos.
Criar uma batata resistente para um futuro incerto
A batata cultivada que hoje consumimos é atualmente a terceira cultura alimentar mais importante do mundo. Em conjunto com o trigo, o arroz e o milho, é responsável por 80% da ingestão calórica humana, segundo o estudo.
Compreender a história da origem da batata pode ser a chave para promover mais inovação nas batatas do futuro. Reintroduzir genes cruciais do tomate poderá permitir criar batatas de crescimento rápido, reproduzidas por sementes - algo que Huang e a sua equipa da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas estão a explorar.
As culturas agrícolas modernas enfrentam pressões provocadas pelas alterações ambientais, pela crise climática e pelo surgimento de novas pragas e doenças, afirma Sandy Knapp.
As batatas cultivadas a partir de sementes despertam interesse porque podem ser mais geneticamente diversas e resistentes a doenças e a outros riscos agrícolas, explica. A reprodução vegetativa - cortar uma batata em pedaços e plantá-los - gera clones genéticos que podem ser dizimados por uma nova doença.
Estudar espécies selvagens que enfrentaram e evoluíram em resposta a esses desafios pode também ser crucial, acrescenta.
O laboratório de Amy Charkowski está interessado em perceber como é que as batatas selvagens resistem a doenças e porque é que algumas pragas e doenças afetam apenas batatas ou apenas tomates.
“Além de nos ajudar a compreender a evolução da batata e o desenvolvimento dos tubérculos, os métodos utilizados neste estudo podem também ajudar investigadores a explorar outros traços importantes, como a resistência a doenças e insetos, o valor nutricional, a tolerância à seca, entre outras características essenciais em batatas e tomates”, declara Amy Charkowski.
As batatas continuam a ser uma cultura fundamental em regiões áridas, ou em zonas de verões curtos e elevada altitude - locais onde outras culturas não crescem, disse.
As descobertas mostram também um outro lado das batatas: o resultado de um encontro fortuito entre dois indivíduos muito diferentes, afirma a coautora do estudo, Tiina Särkinen, especialista em solanáceas no Jardim Botânico Real de Edimburgo.
“Na verdade, é bastante romântico”, diz. “A origem de muitas das nossas espécies não é uma história linear - e é muito emocionante podermos agora descobrir essas origens intricadas e complexas, graças à vasta riqueza de dados genómicos.”
