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A busca para salvar a banana da extinção

A busca para salvar a banana da extinção Bananas Cavendish podem não estar por aí por muito mais tempo. Steve Hopson / wikipedia, CC BY-SA

A doença do Panamá, uma infecção que destrói as bananeiras, varreu a Ásia, Austrália, pela Oriente Médio e África. O impacto foi devastador. Só nas Filipinas, as perdas totalizaram US $ 400m. E a doença ameaça não só a subsistência de todos neste US $ 44 bilhões da indústria mas também as pessoas 400m nos países em desenvolvimento que dependem de bananas para uma proporção substancial de sua ingestão de calorias.

No entanto, pode haver esperança. Em uma tentativa de salvar a banana e a indústria que a produz, os cientistas estão em uma corrida para criar uma nova planta resistente à doença do Panamá. Mas talvez essa crise seja um aviso de que estamos cultivando nossa comida de uma maneira insustentável e precisaremos buscar mudanças mais radicais para uma solução permanente.

Para entender como chegamos aqui, precisamos olhar para trás, para a história da banana e, em particular, em meados do século passado, quando uma crise que vinha crescendo há décadas ameaçava derrubar economias inteiras e deixar milhares indigente. A banana estava morrendo.

Uma condição conhecida como Fusarium wilt ou doença do Panamá estava destruindo plantações inteiras nos principais países produtores de banana da América Latina. Ameaçou uma indústria tão importante para esta parte do mundo que alguns estados se tornaram conhecidos como repúblicas de banana porque eles eram virtualmente governados pelas corporações que produziam a safra.

Porque bananas do mesmo tipo são virtualmente geneticamente idênticas, se uma planta é infectada, todas as outras árvores em uma plantação são também suscetível. Isso significava que era muito fácil para a doença do Panamá varrer enormes extensões de plantas hospedeiras vulneráveis. Em muitas áreas, todas as árvores foram mortas.

Sem uma cura ou tratamento, não havia caminho de volta para uma plantação, uma vez que a doença se instalou. Por um tempoAs companhias de banana esculpiram novas plantações de florestas tropicais intocadas. Mas esse ato de vandalismo ambiental apenas adiou o inevitável. Logo, essas áreas também ficaram contaminadas e o cultivo tornou-se insustentável. As estimativas variam, mas as perdas devido ao Panamá epidemia de doenças pode ter atingido US $ 2.3 bilhões, equivalente a cerca de US $ 18.2 bilhões hoje.

Felizmente, as empresas de banana perceberam que outra variedade de banana conhecida como “Cavendish”, ao contrário do tipo “Gros Michel” cultivado na América Latina na época, era quase completamente resistente à doença do Panamá. Das 1950s, as plantações de Gros Michel (ou “Big Mike”) foram sistematicamente desmatadas e substituído por árvores Cavendish.

O Cavendish havia resgatado a indústria e, durante cinco décadas, espalhou-se por todo o mundo. Hoje, 99% de bananas exportadas e quase metade da produção total em todo o mundo é da variedade Cavendish. Mas essa força agora se tornou a maior vulnerabilidade da indústria da banana. A doença do Panamá voltou e, desta vez, o Cavendish não é mais resistente.

À medida que a nova variedade varre o mundo, só pode ser uma questão de tempo até que esse flagelo retorne às imensas plantações do Caribe e da América Central. No entanto, as lições sobre como resolver esta última crise podem estar no último surto da doença do Panamá, onde uma resposta veio através de uma fonte improvável. Não as selvas do sudeste da Ásia, onde as bananas são nativas, mas via Chatsworth House em Derbyshire, antiga casa do político e entusiasta horticultor William Cavendish, o sexto duque de Devonshire.

O duque e o jardineiro

Em 1826, Cavendish empregou um filho de fazendeiro jovem e entusiasta como seu jardineiro-chefe. Este foi Joseph Paxton, que usou a experiência que desenvolveu para construir estufas experimentais em Chatsworth na criação do famoso Crystal Palace em Londres.

Entre os espécimes exóticos que Paxton reuniu para o duque estava uma pequena bananeira que ele comprou por £ 10 da coleção Dorking do falecido fabricante de cerveja Robert Barclay, que por sua vez a recebeu do jardim botânico em Pamplemousses em Mauritius. Paxton propagou e cuidou da planta por três anos até que finalmente produziu frutas para que Lord Cavendish e seus convidados pudessem desfrutar.

O sucesso de Paxton com a planta, que ele nomeou Musa Cavendishii depois de seu patrono, ganhou-lhe a Medalha de Prata no show da 1835 Royal Horticultural Society. Após essa fama, os viveiristas que venderam a coleção de Barclay tentaram alegar que a fatura da planta deveria ter sido para £ 100 em vez de £ 10. Paxton não pagou a diferença.

Então começou a propagação do Cavendish ao redor do mundo. As bananas têm uma longa história de migração. Evidência arqueológica sugere que eles foram cultivados pela primeira vez no Sudeste Asiático e na Nova Guiné pelo menos 6,800 anos atrás, e se espalharam para o Sri Lanka por 6,000 anos atrás e Uganda por 5,250 anos atrás. Depois que os europeus começaram a cruzar o Atlântico no final do século 15, a banana seguido rapidamente, espalhando-se pelas partes caribenhas e tropicais das Américas.

Mas a Era do Iluminismo do século 18 começou uma importante nova fase de propagação de variedades de banana coletadas nas viagens científicas da era por botânicos e jardineiros amadores e profissionais. Muitos inicialmente alcançaram novos territórios porque eram compartilhados entre entusiastas que os plantavam em jardins botânicos ou privados, assim como Paxton.

Ele e seus sucessores continuaram a tendência, dando muitos espécimes de Chatsworth a colecionadores e filantropos e ajudando a distribuir a banana Cavendish ao redor do mundo. Eles foram para as Ilhas Canárias, onde mais tarde foram cultivados para exportação, provavelmente através dos jardins de uma casa escocesa e um comerciante de vinhos. que imigrou para Tenerife. Os espécimes também chegaram à Jamaica, onde foram plantados em Bath Gardens em St Thomas em 1884.

John Williams, um missionário para as ilhas do Pacífico foi dado plantas Cavendish para fornecer alimentos nas áreas de seu ministério. Estes espécimes foram inicialmente estabelecidos em Samoa em 1838, e a partir daí a planta se espalhou para Tonga, Fiji, Taiti, Havaí e Austrália, bem como o lar original da banana, Nova Guiné. Williams não viu isso mesmo como ele foi comido nas Novas Hébridas em 1839 por ilhéus que presumivelmente não se entusiasmaram com sua mensagem.

Enquanto isso, o Variedade Gros Michel foi levado de Mianmar para o jardim botânico de St Pierre, na Martinica, no início do século XNUM pelo cartógrafo e corsário francês Nicolas Baudin. De lá foi levado para a Jamaica em 19 pelo botânico Jean François Pouyat. E as plantas usadas para estabelecer a indústria de exportação de banana no início do século 1835 provavelmente vieram desses espécimes.

Maus funcionamentos

O que é surpreendente sobre a distribuição dessas bananeiras em todas as partes do mundo que são quentes o suficiente para elas crescerem é que elas são estéreis. As bananas selvagens são preenchidas com grandes sementes duras, o que os torna difíceis de comer. As bananas modernas não conseguem nem plantar sementes. Mas longe de dificultar sua disseminação, essa peculiaridade genética é o que tornou as bananas uma cultura tão desejável. E o que os deixou tão vulneráveis.

Banana moderna e plantas de banana são o que é conhecido como "triploide", o que significa que eles têm três cópias de cada um dos cromossomos que carregam seus genes. Como tal, eles não podem se reproduzir sexualmente porque seus cromossomos não podem ser igualmente divididos para criar uma célula sexual, como acontece em Organismos "diploides" que tem duas cópias de cada cromossomo (como humanos, a maioria dos animais e muitas plantas).

Triploides como este podem surgir quando há um mau funcionamento no processo de formação de células sexuais em organismos diplóides. Ocasionalmente, são produzidas células que possuem duas cópias de cada cromossomo em vez de uma. Quando estes se fundem com uma célula sexual normal, a nova planta tem dois cromossomas de um dos pais e um do outro, impedindo-o de criar células sexuais viáveis. No caso da banana, a planta ainda produz frutos, mas não pode produzir sementes.

Na superfície, isso pode parecer um problema, mas as plantas não dependem completamente da reprodução sexual. Como qualquer jardineiro sabe, novas plantas podem ser iniciadas de estacase as novas bananeiras são geralmente produzidas a partir de uma planta existente por replantio de talos de raiz, conhecidos como rizomas, ou brotos chamados de ventosas que crescer fora deles.

Os povos pré-históricos que domesticaram bananas e plátanos não podem saber nada sobre os números cromossômicos. Mas quase todas as variedades que cresceram são triplóides. Então eles devem ter aprendido a olhar para esses acidentes afortunados e cultivá-los, preferindo-os às suas relações selvagens e decadentes.

Isso tem consequências importantes, boas e ruins. Plantas de estacas são clones umas das outras e, com ou sem a mutação ímpar, são geneticamente idênticas. este remove variedade e chance da equação. Obviamente nós apenas plantamos cópias de árvores que são vigorosas e produzimos frutos que gostamos, e todas as novas árvores serão praticamente as mesmas que as que tiramos.

Isso é ótimo para a produção em escala industrial porque as frutas são consistentes e se você as colher e tratar da mesma maneira, elas estarão maduras e prontas para comer o mesmo tempo. Infelizmente também é ótimo para qualquer doença que os contagie, porque se ele ficar em uma árvore, também ser vulnerável, assim como seus vizinhos, e isso pode se espalhar por toda a plantação. O que é exatamente o que está acontecendo agora.

Panamá retorna

A primeira descoberta conhecida da doença do Panamá foi na verdade na Austrália em 1874. Primeiro as folhas das bananeiras pararam de crescer. Então eles começaram a enrolar e murchar. Eventualmente, as árvores secaram completamente e morreram. Em 1890, a doença foi encontrada em seu país homônimo e nos próximos anos 30 se espalhou para a maioria dos países do Caribe e da América Central.

Demorou um pouco para identificar a causa, mas no 1910, foi Verificou-se que o fungo murcha Fusarium oxysporum cubense ou "Foc" para breve. As plantas morreram porque os canais que transportam água e minerais das raízes para as folhas ficaram bloqueados. Inicialmente pensava-se que estes condutos ficaram obstruídos pelo fungo, mas agora sabemos que o própria planta os conecta, presumivelmente em uma tentativa vã de impedir a propagação do fungo.

Nós também sabemos agora que o Foc é espalhado por solo contaminado. Uma pequena quantidade de solo contaminado pode levar a doença a uma nova plantação onde continua infeccioso por décadas, imune a qualquer tratamento químico. Essa era a situação enfrentada pela indústria da banana nas 1950s, quando as plantações de Gros Michel ao redor do mundo estavam sendo sobrecarregadas.

Bananas Cavendish exigem mais proteção do que Gros Michel, e foram pensadas como pequeno e sem sabor em comparação. Mas, dada a aparente imunidade do Cavendish à Foc e, de outro modo, enfrentando o colapso total, a indústria não teve alternativa senão mudar.

Por um tempo, parecia que a banana havia sido salva. Então, no final dos 1960s, outro surto da doença do Panamá foi descoberto em Taiwan, desta vez em uma plantação de plantas Cavendish. Nos primeiros 2000s, apenas Hectares 6,000 de plantações de banana fora de um ex-50,000 hectares em Taiwan permaneceu.

Este desenvolvimento intrigante se deve ao fato de que, assim como existem diferentes variedades de bananas, existem diferentes tipos de Foc. As árvores Gros Michel foram infectadas pelo que é conhecido como “Corrida 1”. A linhagem de fungo que apareceu em Taiwain é conhecida como “Tropical Race 4” ou TR4. Pode infectar não apenas Gros Michel, mas também as bananas Cavendish e tantas quantas 80% das variedades no cultivo. (Embora isso suponha que as bananas também sejam suscetíveis e até agora há poucas evidências conclusivas.) Agora, a indústria está mais uma vez enfrentando um desastre, o que pode ser feito para salvá-la dessa vez?

Uma solução genética?

A resposta mais simples é quarentena. A doença do Panamá foi tão devastadora no século 20 porque as medidas eficazes para controlar sua disseminação chegaram tarde demais. Também é possível que o primeiro surto de TR4 em Taiwan pudesse ter sido cortado pela raiz se a magnitude do problema tivesse sido reconhecido anteriormente. Mas parece que a resistência inata das plantas Cavendish à raça 1 encorajou a complacência até que a epidemia estivesse fora de controle.

Podemos parar a propagação impedindo que o material vegetal infectado e o solo atinjam novas áreas? Infelizmente, é não necessariamente tão fácil. Foc pode se esconder em pequenas manchas de lama em uma roda ou sapato. Pessoas, máquinas e tudo o mais que entra em uma plantação tem que ser rigorosamente controlado. Imagine operar o que é essencialmente uma fazenda com todas as pessoas não essenciais e veículos excluídos e com zonas de mudança e descontaminação para aqueles que você tem que deixar entrar.

Funcionou por um tempo na Austrália, que tem regras muito rígidas para impedir a entrada de solo estrangeiro no país, mas mesmo assim as defesas eram violado no 2015. Há sempre escorregões e pessoas que ignoram as regras. Em muitas áreas, há bananeiras desprotegidas que crescem selvagens ou em aldeias e, se estas se infectarem, podem atuar como pontes para a doença atravessar de uma plantação para outra. A quarentena pode retardar a marcha do TR4, mas a longo prazo precisamos realmente de uma banana que seja resistente ao fungo.

Aqui, a natureza triplóide da banana apresenta uma complicação indesejada. Historicamente, novas variedades de culturas foram criadas cruzando as plantas com as características desejadas até que fossem combinadas em uma única nova variedade. Por exemplo, cruzamento de uma planta que produz um bom rendimento para os agricultores com outro resistente à doença. Mas cruzar bananas domesticadas não produz nenhuma semente e, portanto, isso geralmente não é uma opção.

No entanto, a modificação genética oferece outras maneiras de mover propriedades entre plantas (e outros organismos). Em princípio, isso poderia oferecer uma solução e já existem alguns resultados promissores. Pesquisadores na Austrália descobriram que adicionar dois genes diferentes ao código genético de bananas Cavendish protege as plantas de TR4. O primeiro foi retirado de uma banana silvestre resistente ao TR4 e faz parte de uma grande família de genes que reconhecem doenças invasoras para que as plantas possam se proteger.

O segundo vem de uma fonte mais improvável: vermes nematóides. Há ocasiões em que organismos precisam de algumas células para se sacrificarem. Um exemplo dramático é quando uma árvore deixa suas folhas para o inverno, mas isso também acontece em nosso próprio desenvolvimento. No útero, seus dedos são formados de aleta como apêndices quando as células que as separam morrem. O gene do nematóide é aquele que bloqueia esse processo.

Isso parece uma maneira estranha de proteger a planta, mas pode ser eficaz contra o TR4 em bananas, porque, como vimos anteriormente, o fungo invasor pode realmente seqüestrar esse processo, usando mensagens químicas para programar as células da banana para se auto-destruírem. O gene do nematóide pode funcionar bloqueando esses sinais.

Usando esses métodos, poderíamos continuar comendo as bananas que estamos acostumados ou até mesmo ver se o mesmo funcionaria para ajudar a trazer de volta o mais saboroso Gros Michel. Mas estas bananas Cavendish resistentes são agora culturas GM. Pessoas em muitos países têm habituar-se a comer alimentos geneticamente modificados, mas não é assim na Europa, que tem os regulamentos GM mais rigorosos do mundo. Talvez os reguladores europeus pudessem ser persuadidos a abrir uma exceção se fosse um caso de banana transgênica ou nenhuma. Mas talvez precisemos procurar outra solução.

Matemática Cromossômica

Uma alternativa poderia ser fazer novas plantas sem sementes triplóides do zero. Escolher a árvore ocasional que produzia frutas sem sementes deve ter sido um processo lento quando as bananas foram domesticadas pela primeira vez. Mas agora que entendemos o processo, podemos criar nossas próprias plantas triplóides muito mais facilmente.

Isso geralmente é feito usando plantas com quatro cópias de cada tipo de cromossomo chamado tetraplóides. Eles geralmente crescem mais rápido e produzem plantas mais resistentes que podem suportar o estresse melhor do que suas relações diplóides (muitas de nossas plantações expandiram os números de cromossomos). Mas eles são especialmente úteis no melhoramento de plantas porque produzir células sexuais com duas cópias de cada cromossomo. Isso permite a criação de híbridos inférteis de outra forma impossíveis.

Quando você cruza um tetraplóide (com duas cópias de cada cromossomo em cada célula sexual) com uma planta diploide normal (com apenas uma cópia de cada cromossomo por célula sexual), obtém um triploide. Uma planta triplóide não pode produzir suas próprias células sexuais. Então, se é uma banana, seu fruto ficará sem sementes.

O mesmo resultado pode ser obtido tomando-se um cruzamento infértil entre espécies, o equivalente de uma mula à planta, e expondo-a a substâncias químicas que fazem com que ela duplique seus cromossomos e se torne tetraplóide. Um híbrido resistente de trigo e centeio chamado triticale foi feito desta maneira.

Alguns programas de reprodução fizeram plantas tetraploides cruzando variedades triploides e diploides, mas isso depende de eventos genéticos pouco frequentes e, portanto, leva tempo e esforço. Uma maneira mais rápida é forçar os cromossomos a dobrar usando um químico chamado colchicina.

A partir destas abordagens, temos agora vários híbridos de banana sintéticos tetraplóides e alguns provaram ser resistente a TR4. Estas plantas não são muito úteis comercialmente porque são férteis e produzem bananas com sementes. Mas eles podem ser cruzados uns com os outros para reunir traços úteis e, em seguida, com árvores diploides comuns para fazer uma nova geração de bananas sem sementes triplóides. Esta abordagem também criou alguns novos híbridos com resistência a TR4, mas nenhum até agora com o sabor e consistência que queremos em um substituto para Cavendish.

Uma abordagem um pouco mais radical é tentar desenvolver plantas resistentes ao TR4. As plantas Cavendish são clones, mas seu código genético pode se tornar ligeiramente diferente ao longo do tempo por causa de mutações e mudanças na forma como seu DNA é lido.

Um grupo em Taiwan tem exposto mudas de banana Cavendish ao solo contaminado com TR4 e procurando aqueles que sobrevivem um pouco melhor que os outros. Eles os escolhem e os usam para o próximo julgamento. Apenas duas ou três plantas de cada 10,000 são promissoras, mas depois de muitas iterações elas agora têm uma linha Cavendish com alguma habilidade para suportar TR4.

No entanto, nenhuma dessas soluções potenciais lidam com o fato de que cultivar enormes plantações de árvores clonadas é uma intrinsecamente instável maneira de fazer as coisas. Eles podem oferecer economias de escala, manter os preços baixos e oferecer consistentes frutas saborosas. Mas, mesmo com uma solução para o TR4, por quanto tempo antes da próxima doença toma conta?

Talvez devêssemos estar usando mais variedades de bananas e crescendo-os ao lado outras culturas ou em alternância com elas. Dessa forma, uma infecção não encontrará tantos tipos de hospedeiros suscetíveis próximos, como pode acontecer agora.

Há também evidências de que algumas outras culturas podem proteger as bananas contra o TR4. Um estudo Descobriu que as bananas plantadas em solos contaminados com TR4 escaparam em grande parte da infecção após terem crescido nos mesmos campos que os alhos franceses por três anos. Isso parece ser porque os alhos-porros chineses liberam substâncias químicas que matam os fungos. Mandioca também limpa campos de TR4, talvez por causa de substâncias antifúngicas produzido pela própria mandioca e por microorganismos associados às suas raízes.

A banana Cavendish pode ter tido uma jornada notável da curiosidade colonial ao alimento básico. Mas o seu sucesso ajudou a criar um sistema alimentar com uma falha fatal (embora este problema da monocultura seja dificilmente único para bananas). Talvez, em última análise, precisemos estar preparados para aceitar alimentos menos padronizados e um pouco mais caros, a fim de acomodar uma agricultura menos intensa e mais diversificada. Você pode nunca ter certeza do que esperar quando descascou uma banana, mas o resultado poderia ser um sistema alimentar mais robusto e sustentável sem uma grande crise a cada poucas décadas.A Conversação

Sobre o autor

Stuart Thompson, professor sênior de bioquímica de plantas, Universidade de Westminster

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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