As Plantas Aprendem?

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Sim! Você não leu errado, plantas podem sim aprender! Foi isto que nos mostrou Monica Gagliano e colaboradores no artigo “Learning by Asssociation in Plants”, disponível na prestigiosa revista científica Nature. Não se trata da aprendizagem de comportamentos complexos, mas de respostas já disponíveis na estrutura bioquímica da planta como, por exemplo, o fototropismo. Mas espere, caso o leitor não tenha familiaridade com botânica deve estar pensando: “Não lembro bem deste tal de fototropicalismo…”. Bom, então, vamos refrescar sua memória sobre o fototropismo.
O fototropismo ou fototaxia é a movimentação dos seres vivos (especialmente plantas) em reação a estímulos luminosos. Este movimento pode se manifestar em duas formas: 1) em direção à fonte de luz (fototaxia positiva) e 2) em sentido oposto a esta (fototaxia negativa). Este processo biológico é crucial para as plantas, uma vez que o caule apresenta reação positiva, isto é, alonga-se em direção à luz e permite aquisição de luz solar para a fotossíntese. Com isto explicado, podemos prosseguir.
Em relação ao estudo, o objetivo geral dos autores seguia o seguinte raciocínio: se o comportamento aprendido é crucial para o reino animal, este também poderia ser um componente essencial do comportamento das plantas? Para investigar isso, estudou-se a aprendizagem associativa (condicionamento respondente) das plantas. Neste tipo de condicionamento, um estímulo incondicionado evoca uma resposta sempre que apresentado ao organismo, mas quando ocorrem sucessivos pareamentos de um estímulo neutro junto com o incondicionado, o estímulo anteriormente neutro se torna condicionado e passa a evocar a mesma resposta que o estímulo incondicionado (já não mais presente no ambiente). Desta forma, o artigo nos traz dois experimentos que utilizaram tubos em formato de Y para observar a direção do crescimento das plantas. Os braços dos tubos poderiam ter em suas saídas uma ventoinha, uma luz de LED, ou ambas. Haviam várias sementes mantidas em potes com água até germinarem em plantinhas e depois eram inseridas nestes tubos para crescerem.
No experimento 1, as plantas foram divididas em dois grupos, um com a luz e ventoinha apresentados no mesmo lado do tubo, ou seja, a condição ventoinha mais luz (V+L), e outro com cada lado exposto a uma condição de ventoinha ou luz (V vs L). As plantas foram expostas aos estímulos incondicionado (luz) e condicionado (vento produzido por uma ventoinha) em sessões de cerca de 60 minutos, durante três dias. Aqui era esperado um grupo com associação positiva da ventoinha como estímulo condicionado (V+L), e outro grupo, com uma associação negativa da planta com o estímulo condicionado (V vs L). Em outras palavras, após o processo de pareamento, as plantas em V+L deveriam crescer em direção ao vento e em V vs L deveriam crescer evitando o lado com vento. Um terceiro grupo de plantas não foram expostas à luz do laboratório nem ao vento, este era o grupo controle.
Após o condicionamento, os dois grupos experimentais e o grupo controle foram testados, ou seja, foi verificada a aprendizagem sem a presença do estímulo incondicionado. Então, neste teste a luz de LED era retirada para verificar o efeito do estimulo condicionado sobre o movimento das plantas. Os resultados revelaram que mais da metade das plantas da condição V+L cresceram em direção a ventoinha e grande parte das plantas da condição V vs L cresceram do lado oposto a ventoinha. Fabuloso, não é? Todas as plantas do grupo controle cresceram seguindo o movimento de tropismo natural, uma vez que o vento nunca foi associado com a luz e, portanto, a resposta de movimento esperada nos grupos experimentais não foi aprendida.
Todavia, o resultado de um só experimento não deixou os pesquisadores contentes, uma vez que também era necessário investigar a influência do ambiente interno da planta na aprendizagem. Deste modo, realizou-se o experimento 2 com o mesmo procedimento do seu predecessor, mas uma questão nova, que envolvia o ciclo circadiano, foi adicionada. Aqui o leitor será introduzido ou terá a memória refrescada sobre outro processo biológico! O ciclo circadiano é um período de aproximadamente 24 horas em que animais e outros seres vivos se baseiam para permitir o equilíbrio de suas funções orgânicas. Tal ciclo é influenciado principalmente pela variação de luz, temperatura, marés e ventos entre o dia e a noite.
O novo experimento manipulou variáveis como: ciclo de luz e temperaturas (21º C para o período com luz e 17º C quando escuro) em um ambiente controlado com as plantas divididas em três grupos. O grupo 1 de plantas foi exposto à luz durante 12 horas e temperatura de 21º C, o grupo 2 apenas por um período de 6 horas e temperatura de 21º C, e por fim, o grupo 3 não recebeu luz diária e a temperatura do ambiente foi cerca de 17º C. As plantas foram submetidas ao mesmo protocolo de treino do experimento 1, porém somente foi utilizada a condição de V+L. Os autores justificaram a escolha de apenas uma condição para tornar o método mais enxuto, pois ambos os procedimentos do estudo 1 foram efetivos na aprendizagem dos vegetais. Os resultados mostraram que o grupo 1 (luz diária) teve a maioria das plantas crescendo seguindo o vento da ventoinha. Entretanto, os grupos 2 e 3 não tiveram resultados satisfatórios, pois poucas plantas cresceram seguindo a ventoinha.
Desta forma, quando o ciclo circadiano não está completo (isto é, dia e noite em um ciclo de 24 horas e temperatura acima de 17º C), aparentemente a aprendizagem associativa se deteriora, porque as alterações no período natural de luz interferem no metabolismo das plantas, dificultado a aprendizagem destes seres vivos. Esse resultado revela que a aprendizagem é muito mais efetiva durante o dia, devido aos processos metabólicos das plantas, sendo necessário que as condições ambientais estejam de acordo com o ciclo de 12 horas de luz e temperatura estável ao longo do dia.
Os resultados de ambos experimentos demostraram com sucesso como um vento soprado (inicialmente uma pista ambiental sem efeito no comportamento da planta) pode prevalecer sobre o fototropismo nato. De forma geral, o movimento dos vegetais não é exclusivamente determinado pela reação fotoquímica com a luz solar, todavia, para que ocorra a resposta de movimento da planta, o ambiente deve propiciar condições para o bom funcionamento bioquímico pelo ciclo circadiano do ser vivo. Os achados mostraram como plantas podem se adaptar a rápidas mudanças ambientais e desenvolver respostas antecipatórias a estímulos condicionados. Assim, estes seres vivos podem manter o equilíbrio de suas funções internas e aumentar as chances de sobrevivência por meio de interações aprendidas.
Para a análise do comportamento, o paradigma respondente abre novas possibilidades de examinar inúmeras formas da aprendizagem associativa em plantas. Segundo Monica Gagliano e colaboradores, apesar da descoberta, outros mecanismos da aprendizagem associativa ainda precisam ser melhor investigados. Os pesquisadores sugerem que novos estudos poderiam investigar outros estímulos condicionados. Nos dois experimentos, o estímulo pareado foi apenas o vento produzido por uma ventoinha. Então, em estudos futuros, é importante investigar outros estímulos condicionados similares ao utilizado nos experimentos! E aí, gostou? Se sim, vamos dar uma conferida no artigo original para maiores detalhes?

Quer saber mais?
Gagliano, M., Vyazovskiy, V. V., Borbély, A. A., Grimonprez, M., & Depczynski, M. (2016). Learning by association in plants. Nature Scientific Reports, 6, 38427.

Texto escrito por Marlon Alexandre de Oliveira
Doutorando em Psicologia pela UFSCar e pesquisador do INCT-ECCE – Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia sobre Comportamento, Cognição e Ensino. Bolsista CAPES.

Fonte da imagem: https://s3.amazonaws.com/xtechfiles-us/uploads/redactor/1605221005/Slide11.JPG

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