Estudo de Caso: Pesquisa genética sobre o mecanismo de geração de calor em plantas

O uso de câmeras termográficas pode levar à descoberta imediata de novas plantas exotérmicas

O Kazusa DNA Research Institute foi fundado em 1994 como a primeira instalação do mundo especializada em pesquisas relacionadas ao DNA. A missão do instituto é contribuir amplamente para vários campos, como medicina, agricultura, indústria e educação, ao mesmo tempo em que lidera o mundo em atividades de pesquisa de DNA.

O Dr. Mitsuhiko Sato, um pesquisador de projetos especializado em biologia evolutiva, queria uma maneira de observar e registrar mudanças de temperatura em plantas que geram calor, sem perturbá-las. Recentemente, ele comprou uma câmera termográfica Teledyne FLIR T530 para a sua pesquisa.

O Kazusa DNA Research Institute e o Dr. Mitsuhiko Sato

Investigar mudanças de temperatura em uma symplocarpus foetidus, uma planta exotérmica

Algumas plantas geram calor, em cerca de 90 variedades diferentes em todo o mundo. Mas como a temperatura é invisível, é possível que existam ainda mais plantas “exotérmicas” geradoras de calor que não tenham sido descobertas. Um dos poucos pesquisadores envolvidos na pesquisa de plantas exotérmicas é o Dr. Sato, pesquisador de projeto do Kazusa DNA Research Institute.

“Atualmente, estou estudando uma espécie da família Symplocarpus foetidus var. latissimus em Araceae. A planta floresce no início da primavera logo após o descongelamento quando a temperatura externa está próxima de zero”, diz o Dr. Sato. “No entanto, a planta gera calor à noite que atinge cerca de 20 graus centígrados e mantém essa temperatura por cerca de uma a duas semanas durante a estação de floração. Não é um animal homoiotérmico, mas uma planta homoiotérmica. Além disso, há plantas como a palmeira sago (abaixo) que são chamadas de plantas ‘poiquilotérmicas’, pois geram mais calor quando está quente.” Para medições de plantas exotérmicas, o Dr. Sato normalmente empregava um registrador de dados de termopar e inseria uma sonda em forma de agulha na flor para acompanhar alterações de temperatura. No entanto, se a sonda for inserida na flor, ela pode fazer com que a planta morra. Além disso, as medições de termopar com um registrador de dados medem apenas a temperatura do local onde a agulha é inserida. Na esperança de ter uma ideia mais precisa de quais pontos da flor geram mais calor sem danificá-la, o Dr. Sato decidiu comprar uma câmera termográfica. Enquanto pesquisava qual câmera comprar, seu pesquisador conjunto apresentou a câmera termográfica Teledyne FLIR ao Dr. Sato.

“Ao comprar novos equipamentos, é importante que ele tenha a capacidade de reproduzir os resultados da pesquisa. Meu pesquisador conjunto sugeriu comprar a câmera termográfica Teledyne FLIR para medir a temperatura da flor sem danificá-la. Essa ideia é o que enfatizamos ao comprar outros equipamentos também”, diz ele. “Participei de um seminário on-line da FLIR onde recebi uma explicação fácil de entender sobre como utilizar melhor a câmera. Tomei minha decisão final com base na facilidade de uso da câmera e porque consegui comprá-la a um preço com desconto acadêmico.”

Imagem de uma flor de palmeira sago masculina. Close-up à esquerda e imagem completa à direita

Tornar possível realizar observações levando a câmera a um lugar nas montanhas onde as plantas crescem naturalmente

Ao observar plantas, a usabilidade do equipamento é um fator importante. “Atualmente, realizo observações no instituto e nas áreas vizinhas, mas quero levar equipamentos para lugares onde as plantas cresçam naturalmente, como nas profundezas das montanhas. A facilidade de carregar a câmera termográfica Teledyne FLIR foi um diferencial para mim”, explica o Dr. Sato. Em sua pesquisa, o Dr. Sato usa um registrador de dados para coletar dados de alterações ao longo do tempo e uma câmera termográfica para coletar imagens fáceis de entender e impactantes.

“Quando eu estava usando apenas o registrador de dados, às vezes eu me sentia incerto sobre as medições feitas, mas com a câmera termográfica, posso confirmar as medições no local, o que é uma grande ajuda”, diz ele.

Tirando uma fotografia externa

Identificar genes exotérmicos e resumir os achados em uma tese

“As plantas exotérmicas geram calor em vez de ATP (adenosina trifosfato) como energia quando as mitocôndrias respiram. Isso significa que eles têm um mecanismo gerador de calor escrito no código de seus genes, que é transmitido de geração em geração. O Kazusa DNA Research Institute é um instituto mundialmente renomado especializado em genomas de plantas e humanos. Continuarei a minha pesquisa para revelar o mecanismo de geração de calor em plantas no nível genético”, diz o Dr. Sato. Assim que os pesquisadores entenderem melhor o mecanismo de geração de calor, eles poderão reproduzi-lo e, eventualmente, permitir que plantas não exotérmicas gerem calor. Isso pode levar a plantas que resistem melhor ao frio, por exemplo, cultivo de arroz em regiões frias ou o cultivo de mangas fora das zonas tropicais. É possível que contribuam com questões alimentares e aplicações agrícolas.

“Quais genes são usados quando geram calor? Agora estou preparando uma tese utilizando as imagens que tirei com a câmera termográfica enquanto identificava genes exotérmicos”, diz o Dr. Sato. Ele acrescenta: “Eu prevejo grandes benefícios das aplicações de uma câmera termográfica em minha pesquisa. Há enormes possibilidades em termos de descoberta de plantas exotérmicas que ainda não são conhecidas e a elucidação e pesquisa de novos conhecimentos.”

Câmera termográfica profissional FLIR T530

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