Quando um inseto toca estruturas parecidas com pelos em uma dioneia (Dionaea muscipula), a planta carnívora se fecha bruscamente, condenando a vítima. O mecanismo por trás dessa ação de fechamento está descrito em um estudo publicado nesta quinta (11) na revista Science.

A armadilha consiste em uma folha dividida em dois lóbulos articulados similares a mandíbulas com dentes. Seu processo de fechamento é iniciado por um rápido amolecimento das paredes celulares na camada externa da estrutura, aponta a nova pesquisa.

Por mais de um século, a hipótese predominante era de que o fechamento era impulsionado por uma rápida redistribuição de água dentro da folha da apanha-moscas, com a água se movendo entre as células para inchar um lado da armadilha.

“Uma das plantas mais icônicas do mundo ainda pode nos surpreender. Após mais de um século de pesquisa, ainda estamos descobrindo coisas fundamentalmente novas sobre como a D. muscipula funciona”, disse o físico Yoël Forterre, da agência francesa de pesquisa CNRS e da Universidade Aix-Marseille, autor do novo estudo.

A dioneia é uma pequena planta carnívora —ou insetívora— nativa de uma região dos estados vizinhos Carolina do Norte e Carolina do Sul, nos Estados Unidos. Como muitas espécies carnívoras, ela cresce em ambientes pobres em nutrientes e complementa sua nutrição capturando e digerindo insetos.

Em experimentos conduzidos em Marselha, na França, os pesquisadores utilizaram imagens de alta velocidade, além de medições e modelagem mecânica. Eles também mediram o transporte de água dentro do tecido vegetal para descartar a possibilidade de que fosse o mecanismo em ação.

“A planta usa ‘pelos gatilhos’ especializados localizados na superfície interna da armadilha. Quando um inseto toca esses pelos duas vezes em um curto período de tempo, a armadilha se fecha. O fechamento pode ocorrer em apenas um décimo de segundo”, disse Forterre.

“Nossa hipótese é que a armadilha já está mecanicamente carregada antes do acionamento, como uma mola. Quando a armadilha é estimulada, as paredes celulares da camada epidérmica externa amolecem rapidamente em cerca de 30 a 40%, o que significa que a parede celular se torna mais flexível. Isso libera as tensões internas armazenadas no tecido e faz com que a armadilha se curve e feche. O amolecimento se desenvolve em cerca de um segundo”, explicou o físico.

Quando a armadilha se fecha, o inseto fica selado dentro dela para ser digerido.

“Ao medir diretamente a mecânica da armadilha viva enquanto ela responde, identificamos o ‘motor’ interno que impulsiona a folha além do seu limiar de instabilidade e desencadeia o estalo de curvatura que a fecha”, afirmou o físico e também autor do estudo Jeongeun Ryu, que trabalhou na pesquisa como pesquisador de pós-doutorado no CNRS e na Universidade de Aix-Marseille.

Depois que a apanha-moscas absorve o líquido rico em nutrientes produzido pelos processos digestivos, a armadilha se reabre, deixando para trás o exoesqueleto vazio do inseto.

“O que acho notável é que a evolução frequentemente não inventa mecanismos inteiramente novos, e sim reutiliza e aprimora os já existentes. Sabe-se que as plantas modificam as propriedades mecânicas de suas paredes celulares durante o crescimento, mas a Dionaea muscipula parece levar esse mecanismo ao extremo, utilizando-o em uma escala de tempo de cerca de um segundo”, disse Forterre.

Existem aproximadamente 800 espécies conhecidas de plantas carnívoras. Elas não são todas aparentadas entre si, o que indica que a característica de se alimentar de carne evoluiu de forma independente múltiplas vezes durante a evolução dessas plantas.

Como a Dionaea muscipula se fecha rapidamente é um tema que há muito tempo interessa cientistas, incluindo Charles Darwin, o naturalista do século 19 que desenvolveu a teoria da evolução por seleção natural.

Os pesquisadores veem potenciais aplicações práticas em suas descobertas. “Até onde sabemos, esta é a primeira vez que uma mudança tão rápida nas propriedades mecânicas das paredes celulares foi observada em uma planta”, disse Ryu.

“Isso resolve uma questão que remonta a Darwin —o que impulsiona um dos movimentos mais rápidos do reino vegetal— e aponta para uma nova forma de um ser vivo se mover: ajustando ativamente a rigidez de seu próprio material. Esse princípio pode inspirar robôs flexíveis ou materiais inteligentes, embora isso ainda seja uma perspectiva de longo prazo”, acrescentou ele.