Blog do Buckeridge

Série Inteligência em Plantas – 4

21 de março de 2016
Deixe um comentário

Neste artigo explico os processos de armazenamento e fluxo da informação nas plantas. Uso um experimento feito com pau-brasil em meu laboratório.

COMO AS PLANTAS “GUARDAM” MEMÓRIAS?

Marcos Buckeridge

Existem dois tipos de memória em organismos vivos. Um deles está no DNA e se refere ao resultado do processo evolutivo. O DNA das plantas contém toda a programação, não somente para construir a planta, mas também para coordenar a base de seu funcionamento. Isto é um tipo de memória da espécie que passa de geração para geração. Os programas genéticos mais eficientes são aqueles que permanecem até hoje, pois tenderam a deixar maior número de descendentes durante todo o processo de mudanças nas condições ambientais durante milhões de anos. Em alguns casos, modificações epigenéticas, que são alterações no conjunto de genes que deverá ser utilizado para executar um programa genético, podem alterar o padrão de comportamento de uma planta pelo resto de sua vida. Não sabemos ao certo, mas é possível que algumas destas modificações possam passar de geração para geração. Desta forma, uma alteração efetuada no genoma (metilações, acetilações) podem gerar novos padrões de comportamento. Esta é uma forma reversível de guardar informação que vem sendo pesquisada intensamente neste momento.

O segundo tipo de memória é quando a informação é interpretada internamente por um indivíduo e esta memória dura um certo tempo que, até onde sabemos, não passa de geração para geração. Pode ser uma memória que dure segundos, dias, meses ou até anos. Já a memória de curto prazo também pode ocorrer em certas condições. No caso das folhas do pau-brasil, o que vimos é que existe um processo de aprendizado de uma folha individual que se dá através de mecanismos relacionados ao processo de fotossíntese. Quando uma folha de uma plantinha jovem está à sombra da floresta, bem próxima ao chão, a fotossíntese só pode ocorrer em baixa intensidade luminosa ou então quando um facho de luz mais forte, capaz de atravessar a massa de folhas e ramos acima, passa sobre a folha. Vimos que estes fachos, que em inglês são chamados de “sunflex”, podem permanecer focalizados sobre certas partes das folhas por alguns segundos ou até minutos. A luz bruxuleante faz com que a intensidade luminosa varie dentro de uma faixa que pode ser 10 a 100 vezes mais do que a luz difusa que há debaixo do dossel da floresta. O que vimos é que quando um destes fachos de luz atinge pela primeira vez uma certa região da folha, não há resposta de fotossíntese, ou seja, o sistema fotossintético não reage capturando a luz e transportando os elétrons da água para gerar energia. Vimos que a mesma região da mesma folha, quando estimulada novamente após alguns segundos, passa a transportar os elétrons e se uma terceira estimulação ocorrer mais alguns segundos à frente, o sistema de captura de elétrons da folha acaba sincronizando com os fachos de luz e passa a responder prontamente ao estímulo luminoso. Isto caracteriza um sistema de adaptação eficiente a variações muito rápidas na intensidade luminosa na floresta. É um processo que denota a inteligência – senso Stenhouse – que se dá através de um ajuste que permite à planta a usar uma espécie de memória de eventos anteriores. Não sabemos quanto tempo isto dura, ou seja, não sabemos ainda se a mesma folha irá responder da mesma forma no outro dia ou se terá que iniciar o processo de novo. Mas este experimento mostra que a memória neste caso está diretamente relacionada aos mecanismos bioquímicos e celulares da fotossíntese. A pergunta que surge a partir deste experimento é: como podemos comparar este tipo de memória com a memória em animais? No caso dos animais a memória também é um resultado de processos bioquímicos e celulares que ocorrem nos neurônios. Mas isto não quer dizer que os cloroplastos das plantas sejam de fato neurônios. Mas quer dizer sim que eles podem, em certas condições, funcionar como neurônios artificiais no sentido matemático e computacional.

Agora, se ampliarmos ainda mais este conceito de que processos bioquímicos e celulares possam se comportar como neurônios artificiais, poderíamos supor que todo o metabolismo vegetal tenha um potencial parecido com o que descobrimos nas folhas do pau-brasil.

Assim, é possível pensar que o metabolismo secundário, que é extremamente complexo nas plantas e mais intenso do que em animais, funcione também como uma espécie de memória vegetal no sentido de espalhar mensagens internas (hormônios por exemplo) e externas (compostos voláteis liberados para a atmosfera, que comunicam a outros indivíduos informações). Assim, a produção de um certo padrão de compostos secundários na planta não só comunica um status interno, que pode durar algum tempo, por exemplo, quando um certo estímulo (mudança ambiental, infecção ou infestação por predadores) é dado, como também propicia a planta com a capacidade de comunicação com o mundo externo.

Anúncios

Série Inteligência em Plantas – 3

12 de março de 2016
Deixe um comentário

Neste artigo faço um analogia do funcionamento das plantas com as redes de informações que levam ao processo decisório com base em vários elementos ao mesmo tempo

AS PLANTAS PENSAM ?

Marcos Buckeridge

Pensar significa ser capaz de raciocinar, ou seja processar a informações de tal forma a produzir conclusões que levam a outras cadeias de raciocínio a partir das conclusões a respeito da cadeia de processamento anterior. Esta é a forma de um processo funcionar em rede.

Um bom exemplo do funcionamento em rede para levar à conclusões através de raciocínio é o mecanismo de leitura feito em nosso cérebro. Para ler, é preciso que o nosso cérebro reconheça as letras, sílabas e palavras e isto está diretamente associado ao reconhecimento de uma série de pequenos detalhes relacionados às formas destes como símbolos que são juntados dando sentido ao que lemos. O mecanismo envolve o reconhecimento de diferentes porções das letras e processam uma integração em rede que faz com que geremos associações entre os símbolos escritos em algum lugar e o que aquilo significa em geral e o que significa  para o nosso universo de símbolos. Sem funcionamento em rede, onde diversas informações são integradas, não é possível ler.

Mas há diferentes tipos de redes. Há redes ao acaso, por exemplo. Estas são redes em que a informação processada leva à conclusões que se integram sem qualquer hierarquia. Em outras palavras, em uma rede deste tipo, por não haver hierarquia e não haver integração da informação, não há como tirar conclusões. Ou seja, o resultado da interação de informação pode levar à qualquer conclusão, ao acaso. Já em uma rede hierárquica, algumas conclusões são mais importantes do que outras. Portanto,  para que ocorra uma segunda onda de processamento de um determinado conjunto de  informações após uma primeira onda de raciocínio a partir do qual em que conclusões tenham sido tiradas, há um nexo e as conclusões de diferentes ondas de raciocínio passam a ser encadeadas. Quando se processa a informação desta forma, o sistema acaba de certa forma equalizando as conclusões e assim conduzindo todo o processo em uma certa direção.  O ponto mais importante é que, esta hierarquia é sempre a mesma na planta e com isto o encadeamento do “raciocínio” tende a se repetir quando o conjunto de condições de estímulo são os mesmos. Esta capacidade de responder desta forma é certamente um comportamento inteligente.

Esta é uma forma de apreciar como as plantas processam a informação desta maneira. Por exemplo, suponhamos que artificialmente alteremos a umidade ao redor de uma planta, mas por um longo tempo mantenhamos o vaso com água normalmente. As folhas poderão detectar a diminuição da umidade e responder com alterações bioquímicas e moleculares. No entanto, as raízes continuarão funcionando normalmente, pois tudo continua como antes. Neste caso, para que a planta como um todo responda à alteração no ambiente, a informação vinda da folha irá comunicar ao restante da planta o que está ocorrendo. Isto ocorre através de vários sinais bioquímicos, como hormônios e açúcares que circulam por toda a planta. Nestas condições, as raízes irão comunicar ao resto da planta que está tudo normal. A informação passada é do tipo: aqui há nutrientes e a água está presente em quantidade não limitante.  Num caso como este, a resposta deve ser totalmente diferente do que a resposta de uma planta que esteja de fato em condição de seca. Neste caso, primeiro diminui a umidade na atmosfera e depois de um tempo o solo começa a secar também. A planta então poderá dar respostas bem mais claras. Um exemplo prático são as nossas árvores da Mata Atlântica. A diminuição na umidade no outono, combinada com uma falta d´água no solo no inverno faz com que as árvores joguem fora muitas ou todas as suas folhas. Isto acontece também com várias árvores amazônicas. Este é um processo decisório (eliminar folhas ou não?  quantas delas eliminar?) que ocorre na forma de uma integração da informação em rede por toda a planta. Um indivíduo precisa de vários sinais ao mesmo tempo que atinjam certos limiares. Uma vez que a informação é integrada a decisão é tomada. O que ainda não sabemos é como isto acontece. Não sabemos quais os processos envolvidos e ainda não conhecemos como a informação é integrada para a tomada de decisão ao nível do indivíduo.