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Comunicação e Química: uma linguagem
química das plantas.
Agnaldo Arroio Faculdade de Educação - USP [email protected]
As cores de folhas e flores das plantas são determinadas por substâncias _ os pigmentos _ presentes em sua composição bioquímica, que absorvem determinadas faixas da luz visível e refletem o restante. O colorido que vemos é a luz refletida, que apresenta uma coloração complementar à absorvida pela planta. Muitas das cores que vemos nas plantas dependem da presença, em folhas e em pétalas de flores, de moléculas de substâncias denominadas pigmentos (em alguns casos, a estrutura do tecido das pétalas causa um espalhamento favorável da cor azul, mesmo fenômeno que dá cor ao céu). A mudança da cor das folhas de diversas espécies de plantas, no outono, acontece exatamente em função de alterações nesses pigmentos. A polinização é parte do processo de reprodução das plantas. Podemos vislumbrar a polinização por um mecanismo de comunicação entre estas plantas, no qual esta comunicação é mediada em geral por animais e insetos. Portanto, para que as plantas possam se comunicar e “trocar informações” ocorrendo posteriormente a formação de fruto e semente, elas utilizam seus aromas e cores neste processo. Muitos polinizadores, que mediam este processo, visitam as plantas em busca de alimentos como suas folhas, frutos e também seu néctar e pólen. Sendo assim, o valor nutritivo do néctar e pólen, aliado com o cheiro e a cor são os instrumentos que as plantas utilizam para atrair os polinizadores.
O pólen é um elemento de alto valor proteico e energético e tem importância extrema para a planta, pois carrega sua herança genética. No processo de polinização ele é transferido dos estames aos estigmas das flores. O processo de comunicação entre as plantas ocorre tido dia. Os polinizadores atuam tanto durante o dia como vemos os beija-flores, borboletas, vespas, besouros e etc., quanto a noite como os morcegos e mariposas, também diferentes tipos de moscas e até pulgas, assim como pode ser feita por roedores, como os camundongos, até crianças brincando no jardim podem mediar este processo. Essa mediação na comunicação é muito peculiar, pois existem polinizadores que visitam apenas uma espécie de planta, essa fidelidade é balizada pelos aspectos morfológicos da planta, pelo cheiro e pela cor de suas pétalas. Existem, por exemplo, as "flores de abelhas", com corolas curtas e largas, geralmente amarelas ou azuis; as "flores de beija-flor", com corolas longas e estreitas, geralmente vermelhas; as "flores de borboleta", com corolas estreitas, de comprimento médio.
Para facilitar este processo de comunicação, as flores apresentam um guia do néctar, que são constituídos de marcas que fazem parte da pigmentação das flores, com a finalidade de guiar o polinizador para o centro, onde o néctar e os órgãos reprodutores, que contêm o pólen, estão presentes. Os guias de néctar existem principalmente nas flores de abelhas. Podem ser apenas uma mancha de cor contrastante sobre a cor básica da flor ou podem ter a forma de pequenos pontos ou linhas coloridas sobre a corola. Muitas vezes,
As características do cheiro da planta são fundamentais. Principalmente quando pensamos na polinização que ocorre durante a noite, para atrair os polinizadores pelo odor, uma vez que o apelo visual das cores das pétalas ficam mais evidentes durante o dia. Por isso a noite sentimos mais os cheiros das “flores noturnas”, seus aromas são mais fortes. As abelhas respondem fortemente ao estímulo do aroma e têm preferência pelo cheiro que conhecemos como perfume. Devido à alta sensibilidade dos insetos ao cheiro, mesmo as flores que parecem não ter cheiro ao olfato humano, contêm suficientes quantidades de substância atraente. Existem três grandes grupos de substâncias químicas relacionadas as cores das flores: os flavanóides, os carotenóides e as clorofilas. Os Flavanóides são uma categoria de compostos produzidos por plantas com alto potencial de bioatividade e usados numa diversa variedade de modos. As Antocianinas são os pigmentos flavanóides responsáveis pelas cores vermelho, rosa, púrpura e azul. Para os seres humanos estas substâncias têm potencial como substâncias bioativas, sendo que na natureza seu papel é atrair insetos para dispersão de sementes e pólen. Outros flavanóides podem absorver luz em comprimento de ondas menores do que os das antocianinas e, assim, não podem ser vistos pelo olho humano. No entanto, abelhas e outros insetos podem ver no ultravioleta e serem atraídos. As antocianidinas são responsáveis pela maior parte das cores vermelha, roxa e azul que vemos nas flores. Os três pigmentos principais dessa subclasse são a pelargonidina (que reflete luz vermelha), a cianidina (que reflete luz carmim) e a delfinidina (que reflete luz roxo-azulada. A acidez do meio em que se encontram as antocianidinas também pode influir na coloração que refletem. Os carotenóides compreendem uma família de compostos naturais, dos quais mais de 600 variantes estruturais estão reportadas e caracterizadas, a partir de bactérias, algas, fungos e plantas superiores. Carotenóides são pigmentos amplamente
distribuídos na natureza, responsáveis pelas cores laranja, amarela e vermelha das frutas, verduras, flores, alguns peixes e pássaros, bactérias, algas, fungos e leveduras. Os carotenóides também são encontrados nas folhas de diversas plantas, mas sua presença é encoberta pela grande quantidade de outro pigmento, a clorofila. A molécula de clorofila é o pigmento que, ao absorver luz nas faixas do carmim e do roxo, reflete a cor verde que vemos nas folhas. A energia absorvida pela clorofila através da luz é utilizada no processo de fotossíntese, no qual o dióxido de carbono e a água se combinam para formar carboidratos, que têm papéis estrutural e nutricional nas plantas. Essa enorme diversidade de pigmentos, aliada às combinações geradas pela presença simultânea de diferentes pigmentos nas várias partes das plantas, explica a infinita variedade de cores encontrada na natureza.
Substâncias químicas responsáveis pela cor das flores Cor Pigmentos responsáveis Exemplos Branco, creme (^) Flavonas, como a luteolina - Flavonóis, como a quercetina
95% das espécies que têm flores brancas Amarelo (^) Carotenóides - Flavonol a maioria das flores amarelas - Primula Escarlate Pelargonidina e cianidina+carotenóide
Muitas espécies, incl. Salvia - Tulipa Marrom Cianidina sobre carotenóide Muitas orquídeas Rosa Peonidina Peônia, Rosa rugosa Violeta Delfinidina Muitas espécies, incl. Verbena Preto (púrpura escuro)
Delfinidina em alta concentração
Tulipa negra Verde Clorofilas Helleborus
O Caso da polinização de espécies de Arum
Um exemplo sofisticado deste tipo de interação é como as abelhas do gênero Andrena são atraídas para flores de orquídeas do gênero Ophrys. A forma e a cor da flor são de tal modo semelhantes à forma e a cor da abelha-fêmea, que chegam a confundir o macho da espécie na sua busca de acasalamento. Ele voa na direção da flor, pousa nela, e faz um "pseudoacasalamento", realizando no processo a polinização da orquídea. Além do visual que ilude o inseto, a flor utiliza uma atração olfativa. O aroma da orquídea, de fato, é uma imitação do odor sexual da abelha-fêmea. A flor não oferece nenhum néctar ao inseto e não é visitada pela abelha-fêmea. As substâncias responsáveis pelo aroma da flor são principalmente mono e sesquiterpenos da série dos cadinenos. Algumas das substâncias encontradas nas glândulas da Andrena -fêmea estão presentes também na flor.
Substâncias voláteis constituintes de alguns aromas florais limoneno^ Nome^ Natureza Químicamonoterpeno principal constituinte do aroma deOrigem flores de cítricos geraniol monoterpeno gerânio e rosa ß-iononavanilina aldeído aromáticosesquiterpeno (^) encontrado em flores de orquídeas e também em baunilhavioleta pentadecano hidrocarboneto flores de magnólias 1-octanol álcool alifático um dos constituintes do aroma exalado pelo gênero Ophrys
Alguns dos constituintes químicos de aromas florais desagradáveis (espécies das famílias Umbelliferae e Araceae) Estrutura química Nome da substância Característica do odor CH 3 NH 2 metilamina odor de peixe CH 3 (CH 2 ) 5 NH 2 hexilamina odor de peixe NH 2 (CH 2 ) 4 NH 2 putrescina odor de proteína em decomposição NH 2 (CH 2 ) 5 NH 2 cadaverina odor de proteína em decomposição C 8 H 5 NHCH 3 escatol odor de fezes
Podemos notar que as plantas utilizam os compostos e substâncias presentes na natureza em um sofisticado sistema de comunicação mediado por insetos e animais, garantindo assim seu processo de reprodução e perpetuação da espécie.
Através dos aromas e cores as plantas seduzem os agentes polinizadores, cada cor e aroma está relacionado com a presença de pigmentos, que nada mais são que substâncias químicas. Talvez da próxima vez que observarmos uma flor no jardim, poderemos imaginar as relações existentes entre seu cheiro, sua cor, os insetos próximos e tentar compreender este magnífico e engenhoso processo de comunicação.
Bibliografia:
- Craveiro, A. A.; Machado, M. I. L. De Insetos, Aromas e Plantas , Ciência Hoje, 4 (23):54-63, 1986.
- Harbone, J. B., Introduction to Ecological Biochemistry. London, Academic Press,
- Laszlo, Pierre. A palavra das coisas ou a linguagem da química .Tradução: Raquel Gonçalves e Ana Simões. Lisboa: Editora Gradiva (Coleção Ciência Aberta, n.74),
