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Ritmos circadianos nas plantas

Ritmos circadianos nas plantas

As papoulas da Califórnia no jardim se abrem quando o sol está alto e se fecha perto do anoitecer. Eles podem ser um exemplo perfeito de ritmos circadianos.

O termo soa como uma banda de dança, mas refere-se a ciclos de atividades em seres vivos que ocorrem com um tempo próximo de 24 horas.

Evolução através da gravidade

A evolução ocorreu em um mundo rotativo - nascer do sol, pôr do sol - com mudanças drásticas, mas previsíveis, do dia para o escuro.

Nosso ciclo de 24 horas está ligado ao giro da Terra e a todo um sistema solar que conserva o momento angular na nuvem de gás primordial de resfriamento, da qual o sol, planetas e milhares de asteróides e objetos menores foram reunidos pela gravidade.

Os ciclos diurnos e noturnos são muito mais antigos que a vida. De bactérias arcaicas a nossas plantas favoritas a um novo bebê, cada célula carrega bilhões de anos de adaptação bioquímica.

Talvez você tenha pensado que os requisitos de iluminação de 12/12 ou 6/18 possam contar a história horária de suas plantas, mas há muito mais.

Embora tenha sido no final do século XIX, antes que os ritmos circadianos nos animais fossem estudados, as observações nas plantas são muito mais antigas. Durante as marchas de Alexandre, o Grande, no século IV aC, Androsthenes observou movimentos folclóricos cíclicos e previsíveis da árvore de tamarindo na ilha de Tylos (atual Bahrein).

O cientista francês Jean-Jaques de Mairan é creditado com a observação científica mais antiga do fenômeno. Em 1729, ele anotou os ciclos diários de movimentos das folhas na Mimosa, a "planta sensível", e descobriu que eles persistiam mesmo quando as plantas eram mantidas em ambientes fechados, no escuro constante.

É tudo sobre energia disponível

Seu relógio circadiano pessoal vive dentro do seu cérebro. Mais especificamente, no núcleo supra-quiasmático, um aglomerado de nervos bilateral de cerca de 20.000 neurônios no hipotálamo.

Para os humanos, ao que parece, aqueles que foram dormir em vez de tropeçar no escuro sobreviveram por mais tempo. Para as plantas, trata-se de utilizar a energia disponível sob uma luz quente e intensa enquanto aguarda o escuro frio.

As plantas são rítmicas. O movimento das folhas é apenas um dos muitos ritmos diários que incluem a abertura das flores, resistência a infecções, emissão de fragrâncias, germinação, atividade fotossintética, crescimento, atividade enzimática, troca gasosa e movimento estomático.

Toda a vida está de acordo com os ciclos diários do planeta. A ampla regulamentação circadiana da expressão gênica está subjacente a muitos desses ritmos. Uma vez que os genes são ativados, a transcrição produz as proteínas que regulam as atividades diurnas por meio de um loop de feedback genético. Os botânicos sabem que a hora do dia influencia os resultados dos experimentos.

Além da resposta à energia da luz, o relógio circadiano regula a resposta ao frio, à seca e ao estresse osmótico e fornece um mecanismo de temporização que permite que as plantas reconheçam as estações do ano e se preparem para as próximas condições. Assim, eles podem regular o crescimento, a reprodução e atividades como dormência e abscisão das folhas.

"Processos com oscilações de 24 horas são geralmente chamados de ritmos diurnos", diz o especialista mundial sobre o assunto, C. Robertson McClung, agora no Dartmouth College. "Estritamente falando, eles não devem ser chamados de ritmos circadianos, a menos que sua natureza endógena seja confirmada." Assim, para serem chamados circadianos, os padrões devem ser incorporados e auto-sustentados, sem estímulos externos, como primeiro apreciado nos ritmos de movimento das folhas das plantas.

Atributos do ritmo circadiano

Os quatro atributos definidores dos ritmos circadianos - persistência em condições constantes sem estímulos externos, origem endógena, arrastamento e compensação de temperatura - afetam outros ritmos comprovadamente continuados sob luz imutável, incluindo padrões na taxa de divisão celular, fotossíntese e produção hormonal. A origem endógena dos padrões é comprovada quando o comportamento é verdadeiro, aparecendo de maneira confiável na prole.

Arrastamento refere-se a como os padrões podem ser arrastados ou aproximados de outro padrão por pistas externas, chamadas zeitgebers (doadores de tempo) em alemão. Os zeitgebers podem incluir ciclos de luz, temperatura e redox que fazem parte do metabolismo normal. O quarto requisito, compensação de temperatura, refere-se ao padrão que não é afetado pelo calor e pelo frio. Isso é complicado, pois a cinética das reações enzimáticas é afetada pela temperatura.

Abordagens experimentais modernas usando biologia de sistemas identificaram muitos componentes únicos em relógios biológicos. Osciladores autônomos de células existem em quase todas as células de uma planta. Os cientistas estão trabalhando em como esses osciladores são coordenados.

Eles sabem que as oscilações redox, como vistas nos ritmos da peroxiroxina, podem ser o relógio do avô, com circuitos de feedback genético, os principais mecanismos de saída para controlar o comportamento via fisiologia celular e tecidual.

O atual modelo bioquímico do relógio o vê como resultado de uma interação entre os circuitos de transcrição genética e elementos não transcricionais, como oscilações redox e ciclos de fosforilação de proteínas.

Como o ritmo circadiano afeta sua colheita

Para a maioria dos produtores, a principal preocupação é como tudo isso afeta sua colheita. Fatores intimamente relacionados aos ritmos circadianos podem ter um efeito tão importante quanto o tempo da luz e da escuridão. Algumas plantas, por exemplo, rastreiam o sol e antecipam a chegada do crepúsculo e do amanhecer. Algumas variedades são melhor adaptadas a um aumento e diminuição graduais da luz, como ocorre nos dois extremos do dia natural.

As plantas também respondem ao ângulo da luz e mudanças no comprimento de onda, ou cor da luz. Mais perto dos postes, e no início da primavera e outono, a natureza fornece longos comprimentos de onda de luz avermelhada de menor energia. Em todas as estações, quando o sol nasce e se põe, sua luz passa em um ângulo baixo por muitos quilômetros de atmosfera, espalhando grande parte do azul.

Mais perto do equador, mais próximo do solstício de verão e por volta do meio-dia, a luz solar inclui luz azul mais direta e de alta energia. Para algumas plantas, a luz mais azul leva ao crescimento, enquanto a luz mais vermelha, como no final do verão ou no outono, leva à floração.

Os criadores de plantas selecionam os traços desejáveis, mas a maioria deles ignora os ritmos circadianos genéticos; portanto, pode ser difícil descobrir o que suas plantas precisam nessa área. Mas combinar as condições internas com a natureza é uma boa aposta para melhorar a saúde e o rendimento.

Os sistemas de iluminação que podem fornecer todas as variáveis ​​são raros. Alguns sistemas avançados de iluminação LED contêm elementos programáveis ​​para simular o nascer e o pôr do sol, além de oferecer a opção de ajustar os ciclos de iluminação com base na intensidade e variação do espectro de cores em latitudes e épocas do ano específicas.

A compreensão dos ritmos circadianos das plantas que você escolheu para cultivar fornecerá uma melhor compreensão de como elas funcionam, o que precisam prosperar e quando fornecê-las.

Bons cultivos ;)

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