Genes “emprestados” de bactérias permitiram que plantas migrassem da água para a terra

A chamada transferência horizontal de genes foi o que possibilitou o primeiro passo para o estabelecimento da vida terrestre, segundo novo estudo

Imagem microscópica da Spirogloea muscicola, nova espécie de alga identificada no estudo. Foto: Barbara e Michael Melkonian/Divulgação

Uma “engenharia genética” natural, efetuada através da troca de genes entre espécies, foi o que permitiu às plantas saírem do ambiente aquático para viver em terra firme, de acordo com um novo estudo de cientistas do Canadá, China, França, Alemanha e Rússia. O artigo foi publicado na revista Cell.

“Essa transição é um dos eventos mais importantes na história evolutiva da vida no planeta — sem o qual nós, humanos,  não existiríamos como espécie”, diz Gane Ka-Shu Wong, professor da Faculdade de Ciências e Faculdade de Medicina e Odontologia na Universidade de Alberta, no Canadá. “O movimento da vida saindo da água para a terra, chamado terrestrialização, começou com plantas e foi seguido por animais, o que, obviamente, levou aos seres humanos. Este estudo explica como esse primeiro passo ocorreu.”


Essa passagem das plantas da água para a terra foi possível quando genes de bactérias do solo foram transferidos para algas através de um processo chamado transferência horizontal de genes. Ao contrário da transferência vertical, que ocorre quando o DNA é passado de pais para filhos, por exemplo, a transferência horizontal de genes ocorre entre espécies diferentes.

Vida terrestre

“Por centenas de milhões de anos, as algas verdes viveram em ambientes de água doce que periodicamente secavam, como pequenas poças, leitos de rios ou cachoeiras”, explica Michael Melkonian, professor da Universidade de Duisburg-Essen, na Alemanha.

 “Essas algas se misturaram com bactérias terrestres e receberam delas alguns genes que as ajudaram a lidar com o hostil ambiente terrestre e, eventualmente, a evoluir para a flora de plantas terrestres que conhecemos hoje”.

O estudo faz parte de um projeto internacional focado no sequenciamento de genomas de mais de 10.000 espécies de plantas. A descoberta foi feita durante o processo de sequenciar duas algas em particular, sendo uma delas uma nova espécie descoberta por meio desse estudo (a Spirogloea muscicola). 

“A abordagem que usamos foi a filogenômica, um poderoso  método para identificar mecanismos moleculares que estão por trás de novidades evolucionárias”, explica Shifeng Cheng, primeiro autor e principal pesquisador do Instituto de Genoma Agrícola de Shenzhen, da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas.

Universidade de Alberta

To thrive in extreme environments like thermal springs, unicellular red algae (green) have taken in bacteria genes.

Debashish Bhattacharya

Plants and animals sometimes take genes from bacteria, study of algae suggests

Plantas e animais às vezes pegam genes de bactérias, sugere estudo de algas

By Elizabeth PennisiJan. 29, 2019 , 4:45 PM

Algae found in thermal springs and other extreme environments have heated up a long-standing debate: Do eukaryotes—organisms with a cell nucleus—sometimes get an evolutionary boost in the form of genes transferred from bacteria? The genomes of some red algae, single-celled eukaryotes, suggest the answer is yes. About 1% of their genes have foreign origins, and the borrowed genes may help the algae adapt to their hostile environment.

The new research, posted last week as a preprint on bioRxiv, has not persuaded the most vocal critic of the idea that eukaryotes regularly receive beneficial bacterial DNA. But other scientists have been won over. The group provides a “fairly nice, rock-solid case for horizontal gene transfer” into eukaryotes, says Andrew Roger, a protist genomicist at Dalhousie University in Halifax, Canada.

Many genome studies have shown that prokaryotes—bacteria and archaea—liberally swap genes among species, which influences their evolution. The initial sequencing of the human genome suggested our species, too, has picked up microbial genes. But further work demonstrated that such genes found in vertebrate genomes were often contaminants introduced during sequencing.

In 2015, after analyses of millions of protein sequences across many species, William Martin, a biologist at the University of Dusseldorf (UD) in Germany, and colleagues concluded in Nature that there is no significant ongoing transfer of prokaryotic genes into eukaryotes. Martin believes any such transfers only occurred episodically early in the evolution of eukaryotes, as they internalized the bacteria that eventually became organelles such mitochondria or chloroplasts. If bacterial genes were continually moving into eukaryotes and being put to use, Martin says, a pattern of such gene accumulation should be discernible within the eukaryotic family tree, but there is none.

Debashish Bhattacharya, an evolutionary genomicist at Rutgers University in New Brunswick, New Jersey, and UD plant biochemist Andreas Weber took a closer look at a possible case of bacteria-to-eukaryote gene transfer that Martin has challenged. The initial sequencing of genomes from two species of red algae called Cyanidiophyceae had indicated that up to 6% of their DNA had a prokaryotic origin. These so-called extremophiles, which live in acidic hot springs and even inside rock, can’t afford to maintain superfluous DNA. They appear to contain only genes needed for survival. “When we find a bacterial gene, we know it has an important function or it wouldn’t last” in the genome, Bhattacharya says.

He and Weber turned to a newer technology that deciphers long pieces of DNA. The 13 red algal genomes they studied contain 96 foreign genes, nearly all of them sandwiched between typical algal genes in the DNA sequenced, which makes it unlikely they were accidentally introduced in the lab. “At the very least, this argument that [putative transferred genes are] all contamination should finally be obsolete,” says Gerald Schoenknecht, a plant physiologist at Oklahoma State University in Stillwater.

The transferred genes seem to transport or detoxify heavy metals, or they help the algae extract nourishment from the environment or cope with high temperature and other stressful conditions. “By acquiring genes from extremophile prokaryotes, these red algae have adapted to more and more extreme environments,” Schoenknecht says.

 Martin says the new evidence doesn’t persuade him. “They go to great lengths to find exactly what I say they should find if [horizontal gene transfer to eukaryotes] is real, but they do not find it,” he asserts. Others argue that gene transfer to eukaryotes is so rare, and the pressure to get rid of any but the most important borrowed genes is so strong, that transferred genes might not accumulate over time as Martin expects.

Of course, Roger says, “What’s happening in red algae might not be happening in animals like us.” Humans and all other multicellular eukaryotes, including plants, have specialized reproductive cells, such as sperm or eggs or their stem cells, and only bacterial genes picked up by those cells could be passed on.

Despite this obstacle, several insect researchers say they see evidence of such gene transfer. John McCutcheon, a biologist at Montana State University in Missoula who studies mealy bugs, is one. “I’ve moved beyond asking ‘if [the bacterial genes] are there,’ to how they work,” he says. The red algae, he adds, “is a very clear case.” 

Posted in:

• Evolution

doi:10.1126/science.aaw8411

Cientistas podem ter subestimado os dinossauros gigantes do mundo antigo

By Rafi Letzter, Staff Writer | July 17, 2018 12:52pm ET

Brachiosaurus at sunset.

Credit: Elenarts/Shutterstock.com

Não se preocupe com aqueles grandes e mortos dinossauros herbívoros - suas refeições folhosas provavelmente eram muito mais saudáveis, saudáveis ​​e cheias de nutrientes do que os pesquisadores pensavam. E pode ter havido muito mais deles do que os pesquisadores acreditavam.

A sabedoria convencional sobre os grandes dinossauros herbívoros, como o braquiossauro e o argentinossauro, é que eles tiveram que comer grandes quantidades de folhas o dia todo para crescer até atingirem seus tamanhos enormes. 

 

Os cientistas chegaram a essa conclusão em parte porque os tipos de plantas disponíveis milhões de anos atrás eram nutricionalmente pobres e em parte porque acreditavam que os altos níveis de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera teriam diminuído o valor nutricional dessas plantas. Mas um novo artigo publicado em 11 de julho na revista Palaeontology sugere que essa ideia pode estar errada. 

 

Os pesquisadores cultivaram plantas sob altos níveis de CO2 como aqueles encontrados na era Mesozoica (252 milhões a 66 milhões de anos atrás, incluindo os períodos Cretáceo, Jurássico e Triássico), descobrindo que as folhas da vegetação tinham níveis de nutrição semelhantes aos das plantas modernas. [25 Amazing Ancient Beasts]

O valor nutricional das folhas, testado fermentando-as e estudando o gás produzido como subproduto desse processo, foi marginalmente mais baixo, em média, em ambientes de CO2 mais alto, mas não significativamente, segundo o estudo. E algumas plantas não se tornaram menos nutritivas. Isso, por sua vez, significa que as plantas da época poderiam ter sustentado uma população maior de dinossauros comedores de plantas do que se acreditava anteriormente, escreveram os pesquisadores.

"O tamanho corpóreo dos saurópodes na época sugeriria que eles precisavam de enormes quantidades de energia para sustentá-los", disse Fiona Gill, paleontologista da Universidade de Leeds, no Reino Unido, que liderou a pesquisa, em um comunicado. "Quando a fonte de alimento disponível tem maiores níveis de nutrientes e energia, isso significa que menos alimentos precisam ser consumidos para fornecer energia suficiente, o que, por sua vez, pode afetar o tamanho e a densidade da população."

O que quer dizer: folhas mais fortes teriam significado mais comida para ir ao redor. Isso poderia ter levado a 20% mais dinossauros gigantes alimentados por folhas a vagarem pela terra do que se pensava anteriormente, escreveram os pesquisadores. No entanto, o estudo não pode dizer com certeza que as plantas de centenas de milhões de anos atrás foram tão nutritivas quanto as plantas de hoje, disseram os pesquisadores. 

Primeiro de tudo, os cientistas não sabem se as espécies específicas que eles estudaram (variando de samambaias a sequoias) estavam por aí durante a era Mesozoica. Em vez disso, os pesquisadores escolheram as variedades com base na semelhança com as plantas encontradas no registro fóssil daquela época. 

Em segundo lugar, as plantas foram cultivadas em uma variedade de câmaras internas onde o CO2 poderia ser regulado, e não um ecossistema mesozoico. Terceiro, as concentrações de CO2 testadas - 400 partes por milhão (ppm), 800 ppm, 1.200 ppm e 2.000 ppm - representam uma variação dos níveis atuais de CO2 até as estimativas mais altas de CO2 mesozoico. Eles não são uma réplica precisa da concentração do período, disseram os pesquisadores.

O estudo pode ser uma má notícia para um grupo diferente de antigos comedores de folhas. Enquanto as paredes celulares das plantas, que são importantes para grandes herbívoros como os dinossauros, permaneceram praticamente inalteradas em diferentes ambientes de CO2, as próprias células foram um pouco diferentes. Os pesquisadores descobriram que as folhas em ambientes com alto teor de CO2 eram mais baixas em nitrogênio, uma substância importante para insetos que se alimentam de folhas. Pequenos herbívoros do Mesozoico podem ter lutado para consumir nutrição suficiente e, portanto, podem ter tido populações restritas. No entanto, os pesquisadores escreveram que os dados não foram firmes o suficiente para produzir conclusões definitivas.

Originally published on Live Science.

Olivier Vandeginste/Science Source

Many plants need bacterial roommates to survive. So why do some kick them out?

Muitas plantas precisam de companheiros de quarto bacterianos para sobreviver. Então, por que alguns os expulsam?

By Elizabeth PennisiMay. 24, 2018 , 2:00 PM

When it comes to getting one of their most critical nutrients, some plants recruit tiny friends: soil bacteria that live in bumps on their roots and harvest nitrogen from the air. A new study reveals that these partners are expensive to keep, however, so much so that some species have given up on these microbial gardeners.

Species from 10 plant families—including peanuts, beans, and mimosa trees (pictured)—all thrive in poor soils because they partner with so-called nitrogen-fixing bacteria. But plant biologists have long puzzled over why the other 18 families in this kingdom, and even some species within those 10, haven’t also evolved this beneficial trait.


Quando se trata de obter um de seus nutrientes mais importantes, algumas plantas recrutam pequenos amigos: bactérias do solo que vivem em solavancos em suas raízes e extraem nitrogênio do ar. Um novo estudo revela que esses parceiros são caros para manter, no entanto, tanto que algumas espécies desistiram desses jardineiros microbianos.

Espécies de 10 famílias de plantas - incluindo amendoim, feijão e mimosa (foto) - crescem em solos pobres porque são parceiros das chamadas bactérias fixadoras de nitrogênio. Mas os biólogos de plantas há muito tempo se perguntam por que as outras 18 famílias neste reino, e até mesmo algumas espécies dentro dessas 10, também não desenvolveram essa característica benéfica.


To find out, researchers sequenced seven genomes of nitrogen-fixing plant species and three closely related species that don’t fix nitrogen. They compared the gene makeup of these with 27 other plant genomes, 18 of them nitrogen-fixers. The analysis suggests the ability to form these partnerships evolved in the common ancestor to the 10 families that have this capability but was lost at least eight times after a gene key to the plant getting hooked up with bacteria mutated or was lost altogether, the team reports today in Science.

These multiple losses suggest the nitrogen-fixing plants invest a lot of energy in these partnerships, so much so that if there’s enough nitrogen in the soil, they stop forming these partnerships and eventually lose the ability to form them at all.
Nitrogen fixation is such a valuable trait that millions of dollars are being spent to endow crops with this ability. But the new work suggests plant scientists need to keep these potential costs in mind.

Posted in:

• Plants & Animals

doi:10.1126/science.aau2810

Michael Hanson/Aurora Photos

Plants outweigh all other life on Earth

As plantas superam todas as outras formas de vida na Terra

By Elizabeth PennisiMay. 21, 2018 , 3:25 PM

Plants pack more heft than any other kingdom of life on the planet, making up 80% of all the carbon stored in living creatures. That’s just one surprise in a comprehensive new survey of Earth’s biomass, which finds that groups with the greatest number of species—such as arthropods—aren’t necessarily the heaviest.

Measured in terms of carbon content (to factor out variable components like water), all life on Earth weighs about 550 gigatons. Of that, plants make up 450 gigatons of carbon (GT C), followed by bacteria at 70 GT C and fungi at 12 GT C, scientists report today in the Proceedings of the National Academy of Sciences. Animals comprise a mere 2 GT C, of which half are arthropods—including insects, spiders, and crustaceans. And although humans weigh in at just 0.06 GT C—on par with krill and termites—our impact on biomass since the beginning of civilization has been huge, scientists say. Humans and their cattle, pigs, and other livestock outweigh wild mammals by more than 20-fold; similarly, domesticated fowl surpass all other birds. Humans have also had an impact on plant biomass, which has been cut in half in the past 10,000 years.

To figure out the biomass of each creature, quantitative biologists spent 3 years combing the scientific literature. But their ultimate goal wasn’t to figure out how much life weighs—it was to discover the most abundant protein on the planet. They’re still working on that question (subsurface microbes presented them with a particular challenge), but they hope to answer it within the coming year.


Medida em termos de conteúdo de carbono (para fatorar componentes variáveis ​​como água), toda a vida na Terra pesa cerca de 550 gigatoneladas. Dessas, as plantas compõem 450 gigatoneladas de carbono (GT C), seguidas de bactérias a 70 GT C e fungos a 12 GT C, relatam cientistas na revista Proceedings, da Academia Nacional de Ciências. 

Os animais compreendem apenas 2 GT C, dos quais metade são artrópodes - incluindo insetos, aranhas e crustáceos. E, embora os seres humanos pesem apenas 0,06 GT C - a par com o krill e cupins - o nosso impacto na biomassa desde o início da civilização tem sido enorme, dizem os cientistas. Os seres humanos e seu gado, porcos e outros animais superam os mamíferos selvagens em mais de 20 vezes; da mesma forma, aves domésticas superam todas as outras aves. Os seres humanos também tiveram um impacto na biomassa vegetal, que foi reduzida pela metade nos últimos 10.000 anos.


Para descobrir a biomassa de cada criatura, os biólogos quantitativos passaram três anos vasculhando a literatura científica. Mas seu objetivo final não era descobrir o quanto a vida pesa - era descobrir a proteína mais abundante do planeta. Eles ainda estão trabalhando nessa questão (micróbios subsuperficiais apresentaram-lhes um desafio particular), mas esperam respondê-lo no próximo ano.

Posted in:

• Earth
• Plants & Animals

doi:10.1126/science.aau2463

Elizabeth Pennisi

Liz is a senior correspondent covering many aspects of biology for Science.

Vida das plantas nos campos rupestres

Fascículo organizado por pesquisadores brasileiros mostra diversidade e ameaças alarmantes

Assessoria de Comunicação e Imprensa

15/02/2018

Os professores Patrícia Morellato, da Unesp de Rio Claro, e Fernando Silveira, da UFMG, são editores de fascículo Especial de Revista Internacional intitulado 'Plant life on campo rupestre, a megadiverse Neotropical old-growth grassland'. Acesse o material em: https://www.sciencedirect.com/journal/flora/vol/238/suppl/C

Os anos de 2011-2020 representam a Decada da Biodiversidade das Nações Unidas, que busca inspirar ações através do mundo que apoiem a conservação da biodiversidade. O volume especial da revista FLORA: “Plant life on campo rupestre, a megadiverse Neotropical old-growth grassland” ilustra o conhecimento atual da vida das plantas nos campos rupestres, um complexo vegetacional megadiverso, com alto endemismo, mas sob ameaças alarmantes e sem precedentes.

As principais áreas de pesquisa agrupando os 27 artigos do volume especial são: 

 

i) Diversidade de plantas; 

ii) coexistência de espécies, nicho regenerativo e mudanças climáticas; 

iii) Ecologia e interações interespecíficas; 

iv) A vida das plantas na canga; 

v) Fogo, ecologia da regeneração vegetal e conservação.

"Nós ressaltamos as grandes lacunas no conhecimento que ainda persistem e sugerimos as principais áreas para pesquisas futuras e quais seriam os passos principais para o entendimento e conservação destes ecossistemas antigos em todo o mundo", informa a docente da Unesp.

Tais esforços incluem a necessidade de: 1) Melhorar o conhecimento das espécies herbáceas; 2) Entender os efeitos dos fatores que causam as mudanças globais na vulnerabilidade das espécies endêmicas; 3) Compreender como a diversidade funcional de plantas e as interações planta-animal modelam a estrutura e função das comunidades vegetais; 4) Aplicar novas  tecnologias (fenocâmeras, drones, sensoriamento remoto) para entender a fenologia das plantas no espaço e no tempo; 5) Mostrar padrões de diversificação e distinguir paleo e neoendemismos; 6) Destrinchar a função ecológica e evolutiva do fogo; 7) Fomentar novas ideias sobre os fatores que limitam a restauração ecológica em áreas degradadas de campo rupestre; 8) aumentar a conscientização e o valor dos serviços ecossistêmicos; 9) Identificar variáveis essenciais, medidas e áreas chave para a conservação dos campos rupestres; 10) promover revisões e pesquisa comparando ecossistemas antigos.

Desta forma, a crescente literatura sobre campo rupestre se beneficiará da pesquisa multidisciplinar e transdisciplinar de longo prazo, investigando uma grande variedade de tópicos, desde a ecologia das plantas ao funcionamento do ecossistema até a preservação da biodiversidade e restauração ecológica.

Todo o conhecimento deve chegar às partes interessadas, e deve ser traduzido em uma avaliação dos serviços ecossistêmicos para orientar a gestão racional do campo rupestre e para beneficiar as pessoas locais. Um passo importante na compreensão da ecologia do campo rupestre é a teoria das paisagens antigas, climáticas e inférteis ou OCBIL (old, climatically-buffered, infertile landscapes), que oferece um pano de fundo teórico de hipóteses testáveis e comparações entre países.

"Este volume especial fomentará a pesquisa colaborativa, levando à uma compreensão e apreciação mais profunda de um dos ecossistemas mais importantes do mundo", afirm a professora Patrícia.

Contato da pesquisadora
patricia.morellato@gmail.com

O que são campos rupestres
Os campos rupestres ou rupícolas constituem uma ecorregião definida pelo WWF. São ecossistemas encontrados sobre topos de serras e chapadas de altitudes superiores a 900 m com afloramentos rochosos onde predominam ervas, gramíneas e arbustos, podendo ter arvoretas pouco desenvolvidas.

Em geral, ocorrem em mosaicos, não ocupando trechos contínuos, em áreas de transição entre o Cerrado, a Caatinga e a Mata Atlântica.

Apresentam topografia acidentada e grandes blocos de rochas com pouco solo, geralmente raso, ácido e pobre em nutrientes orgânicos. Em campos rupestres, é alta a ocorrência de espécies vegetais restritas geograficamente àquelas condições ambientais (endêmicas), principalmente na camada herbácea-subarbustiva.

Estudo reabilita teoria sobre diversidade de plantas

Grupo internacional mediu relação entre variedade de espécies e biomassa de ecossistemas

RAFAEL GARCIA | Edição Online 10:00 18 de julho de 2015

© EDUARDO CESAR

Diversidade de plantas tende a ser maior em lugares nem tão hostis nem tão hospitaleiros.

Um grupo internacional de pesquisadores, entre eles brasileiros das universidades Estadual Paulista (Unesp) e Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), começa a responder uma questão que há muito intriga os biólogos: em um ecossistema, qual a relação entre a quantidade de material vivo (biomassa) e a variedade de espécies? Em um estudo publicado na edição da Science desta sexta-feira, 17, eles reforçam uma teoria que liga um fator ao outro, mas nem sempre de forma diretamente proporcional.

Segundo o “modelo da corcova”, desenvolvido em 1973 pelo biólogo britânico John Philip Grime, a diversidade de plantas tende a ser maior em lugares que não sejam nem tão hostis nem tão hospitaleiros. Em um ambiente com altas temperaturas e onde faltam recursos, por exemplo, poucas espécies de plantas sobrevivem. Se as condições melhoram, o número de espécies tende a aumentar. Já quando há muita abundância de nutrientes, a tendência se reverte e o ambiente é dominado por poucas espécies que captam recursos de modo mais eficaz. Essas espécies crescem mais rápido e tendem a vencer as outras na competição por espaço. Em um gráfico que distribui a diversidade de espécies de acordo com a biomassa de cada ecossistema, a curva a representar esse fenômeno ganha o formato de uma corcova.
Esse modelo seguiu relativamente inabalado até 2011, quando o biólogo Peter Adler, da Universidade do Estado de Utah, nos Estados Unidos, analisou amostras de ambientes campestres dos seis continentes e não encontrou evidências de que essa seria uma regra geral da ecologia. Intrigado, o biólogo Lauchlan Fraser, da Universidade Thompson Rivers, no Canadá, organizou um sistema de coleta de novas amostras que permitisse reavaliar o modelo de Grime.

Biólogos de 19 países recolheram amostras de 30 ecossistemas campestres distintos. No Brasil, os grupos dos ecólogos Alessandra Fidélis, da Unesp de Rio Claro, e Valério Pillar, da UFRGS, coletaram amostras de plantas dos campos sulinos, de áreas campestres do Cerrado goiano e de vegetações de arbustos e ervas que ocorrem pontuados por afloramentos rochosos de baixa fertilidade do interior de São Paulo.
Ao tabular todos os dados, verificaram que a curva que caracterizava o modelo da corcova tinha voltado a aparecer nos gráficos. Segundo eles, havia para esses ecossistemas um ponto médio de quantidade de biomassa que favorecia uma maior biodiversidade. “O estudo usou protocolos padronizados que projetamos especificamente para testar o modelo, e isso ainda não havia sido feito”, diz Fraser. Muito da evidência contrária ao modelo da corcova saíra de meta-análises, que reuniam experimentos não projetados com metodologia uniforme.

A divergência de resultados com relação ao trabalho de Adler, segundo Fraser, deu-se por conta de um maior detalhamento das amostras, da inclusão de matéria vegetal morta e do uso de áreas mais amplas — o trabalho de 2011 avaliava apenas retalhos de terra com 1 metro quadrado (m²), contra 64 m² do novo estudo. Peter Adler, cujos resultados foram agora contestados, diz ainda não estar convencido de que o modelo da corcova tenha potencial para explicar a variação de biodiversidade, mesmo tendo em vista os novos resultados apresentados pela equipe de Fraser. “A biomassa explica apenas uma fração dessa variabilidade”, diz. De acordo com o pesquisador, a disparidade entre os dois estudos se deve mais a uma diferença de abordagem da estatística.

Tanto Fraser quando Adler, porém, reconhecem que é difícil saber quais mecanismos ecológicos estão por trás dos padrões observados. Independentemente de o modelo da corcova ser ou não adequado, ainda não se sabe quais fatores determinam a relação entre biomassa e biodiversidade. Embora o grupo de Fraser tenha reabilitado a teoria de Grume, ainda são necessários mais estudos.

Artigo científico

FRASER, L. H. et al. Worldwide evidence of a unimodal relationship between productivity and plant species richness. Science. v. 349, n. 6245, p. 302 305, 17 jul. 2015.

Tipos de clorofila

Tipos de clorofila

Os diferentes tipos de clorofila, além de garantirem a coloração verde das plantas, auxiliam no processo de fotossíntese.

Publicado por: Marcus V. Cabral

A coloração verde das plantas é resultado da presença de clorofila

A clorofila é o pigmento que dá coloração verde a alguns tecidos vegetais, em especial aos tecidos das folhas, e ajuda no processo de obtenção de compostos orgânicos (fotossíntese). O nome desse pigmento foi proposto, em 1818, por Pelletier e Caventou para designar uma substância verde que saía das folhas ao colocar esse órgão no álcool.

As moléculas de clorofila, que se localizam no interior dos cloroplastos nas plantas superiores, são constituídas por complexos derivados de um composto denominado porfirina. Elas são compostos instáveis e sensíveis à luz, calor, oxigênio e alguns processos químicos. Existem diferentes tipos clorofila, que são chamados de a, b, c e d, e diferem-se pela estrutura de sua molécula e sua capacidade de absorção.

A clorofila a é o tipo mais abundante, representando cerca de 75% de todos os pigmentos verdes encontrados nas plantas. É encontrada em praticamente todos os organismos que realizam fotossíntese, excetuando-se algumas bactérias fotossintetizantes que possuem pigmentos especializados. Ela possui papel fundamental no processo de fotossíntese, atuando ativamente na produção de substâncias orgânicas.

A clorofila a é encontrada em todos os organismos eucariontes fotossintetizantes

As clorofilas b, c e d atuam como pigmentos acessórios na fotossíntese, ajudando a ampliar a faixa de luz que pode ser utilizada nesse processo, complementando a captação de luz. Além dessas clorofilas, os carotenoides e ficobilinas também são considerados pigmentos acessórios. É importante frisar que as clorofilas b, c e d não podem substituir a clorofila a no processo de fotossíntese, atuando exclusivamente como pigmentos acessórios.

A clorofila b é encontrada em plantas, algas verdes e euglenófitas. A concentração desse tipo de clorofila é maior em plantas sombreadas, uma vez que ela aumenta os comprimentos de onda que podem ser capturados pela planta. A clorofila b pode ser convertida em a pela ação da enzima clorofila a oxigenase. Na natureza, as clorofilas a e b encontram-se em uma proporção de 3:1.

A clorofila c, por sua vez, possui a mesma função da clorofila b e é um substituinte desta em alguns grupos de algas, tais como as diatomáceas e as algas pardas. Já a clorofila d é encontrada em algas vermelhas.

Curiosidade: As clorofilas são utilizadas como corantes naturais e antioxidantes, o que gera a produção de alimentos mais saudáveis.

Licófitas (Lycophyta)

Por: Marcus V. Cabral - 15/06/15

---

A Samambaia é uma pteridófita.

 

A divisão Lycophyta é formada por uma ordem apenas, chamada Lycopodiales, sendo esta constituída por três famílias. Esta ordem é caracterizada pela presença de espécies que apresentam folhas micrófilas e ausência de raízes laterais originadas a partir da endoderme. As famílias que formam a ordem Lycopodiales são a seguir apresentadas e detalhadas de acordo com as suas características mais relevantes, precedidas pela caracterização da própria ordem.

Ordem Lycopodiales
- Esporófitos isosporados ou heterosporados;
- Folhas micrófilas;
- Esporófilos agrupados em estróbilos no ápice dos ramos ou dispersos ao longo da planta, não diferindo das folhas estéreis;
- Anterozóides (gametas masculinos) biflagelados, exceto na família Isöetaceae.

Trata-se de uma ordem com representantes encontrados em praticamente todo o globo terrestre, excetuando-se as regiões polares.

Família Lycopodiaceae
Família cosmopolita, formada por cerca de 450 espécies e que no Brasil está representada por três gêneros: Lycopodium, Lycopodiella e Huperzia. Em geral, os representantes desta família possuem as seguintes características:
- Esporófitos isosporados;
- Plantas terrestres (terrícolas) ou epífitas, com caules em geral apresentando ramificação dicotômica;
- Micrófilos cobrindo totalmente o caule;
- Esporângios reniformes, apresentando deiscência longitudinal;
- Esporófilos diferenciados (Lycopodium e Lycopodiella) ou não diferenciados (Huperzia).

Família Selaginellaceae
Família pantropical, formada por um gênero e aproximadamente 750 espécies. As principais características reunidas no exemplares desta família são:
- Plantas terrestres, prostradas e heterosporadas;
- Megasporângios reúnem geralmente 4 megásporos (200 a 600 µm);
- Microsporângios reúnem geralmente mais de 100 micrósporos ( 20 a 60 µm);
- Folhas apresentando lígula e geralmente heteromórficas;
- Esporângios situados em esporófilos bem diferenciados e reunidos em estróbilos.

Diferentemente do que ocorre em outros grupos de pteridófitas, observa-se no ciclo de vida das espécies pertencentes ao gênero Selaginella que o gemetófito inicia a sua germinação ainda no interior do megásporo, cuja parede posteriormente se rompe e o megagametófito emerge.

Trata-se de um tipo de germinação conhecida como endospórica. O megagametófito é clorofilado e da mesma forma que o observado no gametófito feminino, o masculino também possui germinação endospórica.

Alguns representantes da família Selaginellaceae apresentam adaptação para sobreviver a ambientes com suporte hídrico extremamente irregular, recebendo tal adaptação o nome de poiquiloidrismo. São consideradas poiquiloídricas aquelas espécies capazes de resistir a períodos prolongados de seca, reduzindo consideravelmente o percentual de água retida nas células, cessando o metabolismo e retomando as atividades metabólicas assim que a água estiver novamente disponível no ambiente.

Família Isöetaceae
Família cosmopolita, formada por 1 gênero e aproximadamente 150 espécies. As principais características dos representantes desta família são:
- Plantas com microfilos dispostos de forma rosulada;
- Esporângios localizados em cavidades na base ventral do micrófilo;
- Hábito aquático submerso ou emergente, heterosporadas;
- Anterozóides multiflagelados;

Os representantes da família Isöetaceae são geralmente encontrados em margens de rios e córregos, lagos e ambientes sujeitos a alagamento temporário ou até mesmo permanente. Algumas espécies podem ocorrer em ambientes bem drenados.

As espécies pertencentes ao gênero Isöetes podem ser encontradas desde áreas situadas praticamente ao nível do mar até praticamente o limite da vegetação altimontana próximo dos 4.500 m de altitude (Tryon & Tryon, 1982).

Caminho inverso

Estudo indica que árvores da serra da Mantiqueira captam água pelas folhas e a transportam para o solo 

IGOR ZOLNERKEVIC | Edição 208 - Junho de 2013

© RAFAEL OLIVEIRA / UNICAMP

Entre nuvens: neblina se adensa sobre trecho
de mata atlântica na serra da Mantiqueira,
interior de São Paulo

De Campos do Jordão

Em uma expedição no início de maio à serra da Mantiqueira, o biólogo Paulo Bittencourt parou diante de um córrego de água fria e cristalina numa estrada de terra entre fazendas de criação de ovelhas próximas ao Parque Estadual de Campos do Jordão. “Pode beber que não tem como estar poluída. Essa água vem lá de cima”, disse, apontando para o local onde nasce o riacho, a cerca de 2 mil metros de altitude, em um morro coberto por uma mata de árvores baixas com folhas pequenas. “São riachos assim que descem a serra para alimentar e manter estáveis os rios maiores lá embaixo”, explicou. Paulo faz mestrado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) sob a orientação do ecólogo Rafael Oliveira, que trabalha para quantificar a contribuição desse tipo pouco conhecido de mata atlântica para o abastecimento de água do Vale do Paraíba.

“Há uma importante relação entre essas matas e as nascentes da serra da Mantiqueira”, afirma Oliveira. Sem essa vegetação, a chamada floresta tropical montana nebular, a neblina que sobe a serra seguiria continente adentro, carregando a umidade que obtém a partir da evaporação dos rios e a transpiração das plantas no vale. As pequenas matas nebulares nas encostas montanhosas retêm umidade quando o vapor da neblina se condensa em gotas sobre suas folhas e escorre para o solo. Estudos em matas nebulares tropicais da Costa Rica sugerem que a captação de água da neblina pelas árvores pode contribuir com até 30% do volume dos rios de uma região.

Uma porção menor da água da neblina retorna ao solo de um modo surpreendente: por dentro das árvores. Em artigo publicado on-line em março na New Phytologist – será a capa da edição de julho –, a equipe de Oliveira mostra que, quando o solo está seco e a neblina aparece, as folhas da casca-de-anta – Drimys brasiliensis, a árvore mais abundante nessas matas – são capazes de absorver a água que se deposita em sua superfície.
Os pesquisadores observaram que o sistema vascular da árvore conduz essa água até suas raízes e libera parte dela no solo. Segundo Oliveira, é a primeira vez que se observa essa forma de transporte de água em uma árvore tropical. “Essa constatação muda como enxergamos a interação entre as árvores e a atmosfera”, afirma.

© ANA PAULA CAMPOS

Até pouco tempo atrás, achava-se que era impossível as árvores absorverem água pelas folhas. Afinal, a superfície das folhas é coberta por uma fina camada de cera impermeável, a cutícula, que evita a perda de água para o ambiente. Mas, nos últimos tempos, segundo o botânico Gregory Goldsmith, da Universidade da Califórnia em Berkeley, foram identificadas 70 espécies de plantas com folhas capazes de absorver água. A botânica Aline Lima confirmou a absorção de água pelas folhas em seu mestrado, orientado por Oliveira e parte do projeto Biota Gradiente Funcional, financiado pela FAPESP. Ela pingou gotas de água contendo cristais fluorescentes sobre folhas de casca-de-anta em uma estufa, para depois observar ao microscópio o caminho percorrido pela água. O trabalho comprovou que a água atravessa a cutícula e penetra na folha. Segundo Oliveira, estudos recentes feitos na Alemanha mostram que os cristais de cera da cutícula são dinâmicos. Numa atmosfera muito úmida eles se rearranjam e deixam a folha permeável.

Na contramão

Esses resultados contrariam o que dizem os livros-texto de biologia. Esses livros ensinam que o fluxo de água nas plantas segue um sentido único. Segundo a visão clássica, as folhas estão sempre transpirando, perdendo água para o ar por meio dos estômatos, orifícios na superfície inferior das folhas que abrem e fecham segundo a disponibilidade de luz e água. Como alguém que sorve líquido por um canudo, a perda de água por transpiração exerce uma força de sucção no interior dos vasos condutores fazendo a água subir até as folhas enquanto mais água é retirada do solo pelas raízes. “É o que a maioria das plantas faz o tempo todo”, explica Oliveira. Estudos sugerem que até 50% da umidade que circula na atmosfera em certas regiões venha da transpiração de suas florestas.

Imagem de microscopia mostra que a água
atravessa a cutícula…

Nos últimos anos, entretanto, alguns pesquisadores começaram a observar que esse fluxo pode ser invertido em situações em que o ar está mais úmido do que a terra. O biólogo Todd Dawson, que orientou Oliveira durante seu doutorado na Universidade da Califórnia em Berkeley, descreveu em 2004 como as sequoias transportam água na contramão.

As florestas de sequoias, árvores com até 115 metros de altura, ocorrem em regiões da Califórnia onde cai uma quantidade de chuva comparável à do sertão nordestino. O que salva essas árvores da seca é a neblina vinda do mar, que satura o ar de vapor-d’água. Nessa condição, as folhas das sequoias absorvem água e param de transpirar, cessando o fluxo de baixo para cima. Ao mesmo tempo, a secura no interior do tronco cria uma força de sucção capaz de puxar a água da atmosfera para baixo, até a árvore se reidratar.
Tentando identificar um fenômeno semelhante em árvores brasileiras, Oliveira procurou por florestas nebulares em todo o país até encontrar as matas da serra da Mantiqueira, onde nascem vários rios, embora seja uma região com secas frequentes. Nas matas do Parque Estadual de Campos do Jordão, onde  trabalha desde 2009, chove um pouco mais do que no cerrado. O clima é seco de junho a agosto, embora quase sempre haja neblina no começo e no fim do dia.

Para entender como a casca-de-anta sobrevive nessas condições, Cleiton Eller, aluno de doutorado de Oliveira, cultivou essas árvores em uma estufa na Unicamp em três condições: recebendo água pela terra, hidratadas por meio de uma neblina artificial borrifada sobre as folhas ou sem irrigação. As plantas tratadas só com neblina sobreviveram por dois meses.

© ANA PAULA CAMPOS

… e penetra na folha quando a atmosfera está saturada.

A fim de confirmar que a água absorvida pelas folhas podia ser transportada até a terra, os pesquisadores realizaram um experimento complementar. Tomando cuidado para não molhar o solo, eles borrifaram as folhas da casca-de-anta com água pesada. A água pesada contém átomos de um tipo de hidrogênio mais pesado que o normal, o deutério, que podem ser detectados por um espectrômetro de massa. Segundo o raciocínio desse teste, o deutério encontrado posteriormente na terra serve como prova de que a água teria sido absorvida pelas folhas, transportada até as raízes e injetada no solo. Pelos números obtidos no experimento, Oliveira estima que, se uma árvore transpira 10 litros de água por dia, ela é capaz de transportar em seu interior, no mesmo dia, 2,5 litros de água da atmosfera para o solo.
“Esse é o nosso resultado mais impressionante”, afirma Oliveira, que encontrou apenas outro registro na literatura científica de água absorvida pelas folhas chegando ao solo. Em 1969, a botânica Fusa Sudzuki, da Universidade do Chile, demonstrou o mesmo fenômeno em um experimento com o tamarugo, árvore típica do deserto do Atacama. “O trabalho dela é bonito, mas seus resultados foram rejeitados na época”, conta Oliveira.

Possível e relevante

“O estudo do grupo da Unicamp mostra que o fluxo de água da atmosfera para o solo não só é fisicamente possível, mas fisiologicamente relevante”, observa a botânica Lúcia Dillenburg, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que publicou evidências de que as araucárias também absorvem água pelas folhas.
“Esse é um trabalho muito original”, afirma o botânico Marcos Buckeridge, da Universidade de São Paulo. Ele, no entanto, comenta que nem toda a água com deutério detectada no solo corresponde à água captada pelas folhas. Segundo Buckeridge, a planta pode ter usado a água que captou pelas folhas para produzir compostos orgânicos, como os açúcares, normalmente liberados pelas raízes. “Em questão de segundos, os açúcares trocam deutério com a água do solo”, explica. Na sua opinião, um modo de desfazer a dúvida seria repetir o experimento usando água pesada contendo oxigênio-18, que interage menos com outras substâncias do que o deutério. “Seria um experimento mais caro e complicado”, diz.

© RAFAEL OLIVEIRA / UNICAMP

Oliveira concorda que há incerteza sobre a quantidade de água que as raízes liberam para o solo, mas ressalta que seus experimentos comprovaram o fluxo inverso da água das folhas até as raízes. “Como a maioria das plantas não tem um mecanismo que previna a liberação de água das raízes para o solo e como há um gradiente de potencial hídrico grande o suficiente para permitir o movimento de água das folhas para as raízes”, diz Oliveira, “o mais provável é que a água tenha saído das raízes para o solo”. Nos testes feitos na serra da Mantiqueira, a equipe de Oliveira traçou o fluxo de água nas árvores com sensores conectados por fios a um equipamento que armazena as informações. Agora o grupo se prepara para iniciar o monitoramento de matas nebulares com sensores sem fios, a serem desenvolvidos por engenheiros da Microsoft, com apoio da FAPESP. A ideia é acompanhar as transformações que esses ambientes podem sofrer com as alterações climáticas.

Projeto

Mudanças climáticas em montanhas brasileiras: respostas funcionais de plantas nativas de campos rupestres e campos de altitude a secas extremas (nº 2010/17204-0); Modalidade: Linha Regular de Auxílio a Projeto de Pesquisa; Coord.: Rafael Silva Oliveira – IB/Unicamp; Investimento: R$ 566.468,84 (FAPESP).

Artigo científico

ELLER, C. B. et al. Foliar uptake of fog water and transport belowground alleviates drought effects in the cloud forest tree species, Drimys brasiliensis (Winteraceae). New Phytologist. 2013. No prelo.

Flora desconhecida

Publicado em 08/02/2013

Sistema de buscas 'on-line' permite saber quais são as espécies de plantas raras nativas de cada região do país.

‘Calliandra hygrophila’, fotografada na Chapada Diamantina (BA). A espécie é uma das raridades mapeadas pelo projeto ‘Plantas raras do Brasil’, que resultou em livro homônimo e em site útil para consulta. (foto: Domingos Cardoso) 

 

Objetivo audacioso: “revelar o desconhecido mundo das plantas raras no Brasil”. Foi uma empreitada difícil, mas o resultado valeu a pena.
Após incontáveis expedições e exaustivos levantamentos florísticos por todo o país, pesquisadores da Universidade Estadual de Feira de Santana (BA), em parceria com a Conservação Internacional, concluíram o projeto ‘Plantas raras do Brasil’, que resultou na publicação de um livro e no lançamento de um site, que vêm servindo como valioso material de consulta para especialistas e entusiastas.
Vale a pergunta: você sabe quais são as espécies vegetais raras que ocorrem em sua região? Assumindo que você não seja um botânico, a resposta provável é ‘não’. Pois bem, se estiver curioso, não custa dar uma passadinha nesse inusitado sistema de buscas on-line.

Vale a pergunta: você sabe quais são as espécies vegetais raras que ocorrem em sua região?

É simples e interessante. Digamos que você mora em São José dos Cordeiros, na Paraíba. Após selecionar sua região nos campos de busca, o sistema lhe mostrará que, por essas bandas, vive a solitária Tournefortia andrade-limae.

Ou talvez você more em uma capital urbanoide, como Porto Alegre (RS). Nesse caso, descobrirá que a Tillandsia jonesii, uma bromélia, é a planta rara da região.
Paragens remotas como Igarapé do Cauará (AM) ou Caetité (BA) também estão mapeadas. Assim como o Pico das Almas (BA), Rancho Queimado (SC) e por aí vai. O banco de dados registra milhares de localidades que variam desde Rio de Janeiro (RJ) até Espigão Mestre (BA), passando por Xique-xique (BA), Lama Preta (GO) e mesmo Taguatinga de Goiás, que, curiosamente, fica no Tocantins.
Idos alguns instantes nessa informativa exploração virtual, você descobrirá duas coisas: (1) o Brasil tem cidades com nomes relativamente engraçados; e (2) dependendo de onde moramos, pode haver plantas raras logo abaixo de nosso nariz, sem que sequer saibamos de sua existência ou de sua importância científica.

Plantas e números

“O Brasil é o país que abriga a flora mais rica do planeta”, escrevem os autores na introdução do livro.
Calcula-se que existam em nosso território algo entre 35 e 55 mil espécies vegetais (sempre lembrando que são dados subestimados). Destas, 2.291 são consideradas raras – por terem uma área de distribuição inferior a 10.000 km².

O projeto ‘Plantas raras do Brasil’, que ainda está em andamento, tem uma dimensão prática: definir áreas prioritárias para conservação. Já são 752 áreas propostas – mapeadas na publicação – que se espalham por todo o território nacional.

'Sauvagesia langevianae', fotografada em Rio Vermelho (MG). Os idealizadores do projeto pretendem definir áreas prioritárias para conservação das espécies. Já são 752 áreas propostas em todo o território nacional. (foto: Domingos Cardoso)

Para os interessados no assunto, vale checar os textos na íntegra e as belas fotografias que ilustram o livro. E, para os mais curiosos, o site Enciclopédia da Vida (do qual já falamos anteriormente) pode ser uma boa ferramenta complementar. Mas se você for mesmo um aficionado por plantas, seu lugar é o Flora Brasiliensis. Lá encontrará um importante registro histórico e científico que, para alguns, é um dos tesouros da botânica brasileira.

Confira galeria de imagens de outras espécies raras identificadas

Biodiversidade em xeque
Preservação de espécies é assunto sério. Discussões a respeito já são rotina; o tema está em alta especialmente depois que, em 2009, um artigo publicado na Nature lançou novos olhares sobre a problemática.

O cientista sueco Johan Rockström, do Stockholm Resilience Centre, propôs o conceito de "limites do planeta", hoje amplamente aceito pela comunidade científica. Segundo o pesquisador, as pressões ambientais mais severas que nossa civilização exerce sobre o sistema terrestre são três: perda de biodiversidade, ciclo do nitrogênio e mudanças climáticas, nessa ordem de importância.

Portanto, a preservação de plantas – raras ou não – relaciona-se ao que Rockström aponta como a mais séria questão ambiental de nosso tempo, na qual a pressão antrópica já excedeu os limites seguros que possibilitariam a regeneração natural dos sistemas vivos.

Encontradas Primeiras Evidências de Fotossíntese em Insetos

Pulgões podem ter sistema simples para coleta e transformação de energia solar

Kathryn Lougheed e Nature

 

Maine.gov

A biologia dos afídeos, conhecidos também como pulgões, é exótica: eles podem nascer gestantes e às vezes os machos não têm bocas, o que os leva à morte pouco após a cópula. Em adição à lista de excentricidades, um trabalho publicado semana passada indica que eles talvez possam capturar luz solar e usá-la com propósitos metabólicos.

Os afídeos são únicos por terem a capacidade de sintetizar pigmentos chamados carotenoides. Muitos animais dependem desses pigmentos para diversas funções, como manter o sistema imune saudável e produzir certas vitaminas, mas precisam obtê-los por meio da dieta. Agora o entomologista Alain Robichon, do Instituto Sophia de Agrobiotecnologia em Sophia Antipolis, na França, e seus colegas sugerem que, nos afídeos, esses pigmentos podem absorver luz do Sol e transferi-la para o maquinário celular envolvido na produção de energia.

Ainda que sem precedentes em animais, essa capacidade é comum em outros Reinos. Plantas e algas, além de certos fungos e bactérias, também sintetizam carotenoides – e em todos esses organismos os pigmentos formam parte do sistema fotossintético.

Coletores domésticos

Aproveitando a descoberta de 2010 de que os altos níveis de carotenoides encontrados em afídeos são produzidos pelos próprios insetos, Robichon e sua equipe decidiram investigar por que os pulgões produzem químicos que exigem tanto do metabolismo.

Os carotenoides são responsáveis pela coloração dos afídeos, o que determina o tipo de predador que pode vê-lo. A pigmentação corporal dos pulgões criados em laboratório por Robichon é afetada por condições ambientais: insetos verdes no frio e alaranjados em condições padrões. Quando a população é grande e os recursos limitados eles são brancos.

Quando os pesquisadores mediram os níveis de ATP dos afídeos – responsável pela transferência de energia em seres vivos – os resultados foram marcantes. Os insetos verdes, com altos níveis de carotenoides, produzem significativamente mais ATP que os brancos, que são quase destituídos desses pigmentos. Além disso, a produção aumentou quando os pulgões alaranjados – com uma quantidade intermediária de carotenoides – foram colocados à luz, e caiu ao serem transferidos para o escuro.

Em seguida, os pesquisadores extraíram e purificaram os carotenoides dos afídeos alaranjados, demonstrando que esses pigmentos são responsáveis pela absorção de luz e transferência de energia.

Maria Capovilla, uma das autoras do estudo e também entomologista, do Instituto Sophia, ressalta que são necessárias mais pesquisas antes de os cientistas terem certeza de que os afídeos realmente fazem fotossíntese, mas as descobertas levantam essa possibilidade. E a maneira como as moléculas de caroteno se organizam nos insetos dá peso a essa hipótese: os pigmentos formam uma camada que fica entre 0 e 40 micrômetros abaixo da cutícula dos animais, o que os deixa em posição perfeita para capturar a luz do Sol.

Nancy Moran, geneticista de insetos da Yale University em West Haven, em Connecticut, responsável pela descoberta original de que afídeos têm genes para a produção de carotenoides, aponta que há muitas perguntas sem respostas. “A produção de energia parece ser o menor dos problemas de um afídeo – sua dieta tem açúcar em excesso e eles não conseguem usar a maior parte disso”, explica ela.

O argumento leva à pergunta de por que os afídeos precisariam fazer fotossíntese. Segundo Maria, talvez o processo funcione como um sistema de emergência que poderia ajudar em momentos de estresse ambiental, como no período de migração para uma nova planta hospedeira.

Fonte: www.sciam.com.br

Ciclos de vida em plantas

O ciclo de vida de um organismo inicia-se com a formação do zigoto e termina com a formação dos gâmetas necessários à reprodução.  Tendo em conta que a reprodução sexuada apresenta dois fenómenos complementares, a meiose e a fecundação, durante o ciclo de vida de um organismo existe uma alternância entre células haplóides e diplóides.  Assim, tem-se: alternância de fases nucleares– a fase haplóide tem n cromossomas, ocorrendo após a meiose, e a fase diplóide tem 2n cromossomas, ocorrendo após a fecundação; alternância de gerações– geração é a parte do ciclo de vida de um organismo que se inicia com uma célula, dando esta  origem a uma estrutura,  ou entidade, multicelular, a qual irá produzir uma outra célula, através de parte da estrutura multicelular. Segundo esta definição, um ciclo de vida sexuado poderá, no máximo, apresentar duas gerações: geração gametófita– fase haplóide do ciclo de vida, inicia-se com o esporo e termina nos gâmetas. A estrutura multicelular da geração gametófita designa-se gametófito, onde se irão diferenciar gametângios, estruturas que contêm células que produzirão gâmetas. Os gametângios femininos designam-se oogónios (unicelulares) ou arquegónios (pluricelulares), enquanto os masculinos se designam anterídeos; geração esporófita - fase diplóide do ciclo, inicia-se com o zigoto e termina com a célula-mãe dos esporos. A estrutura multicelular desta fase designa-se esporófito. No esporófito diferenciam-se estruturas designadas por esporângios, contendo células que se dividem por meiose e originam esporos. A meiose pode ocorrer em diferentes momentos do ciclo de vida de um organismo: meiose pós-zigótica - quando este fenómeno ocorre no zigoto, sendo este a única entidade diplóide do ciclo; meiose pré-espórica - a meiose ocorre na formação dos esporos. O zigoto, por mitoses sucessivas, origina uma entidade diplóide, onde se diferenciam células especiais que, por meiose, originam esporos; meiose pré-gamética - ocorre durante a formação dos gâmetas, sendo estes as únicas células haplóides do ciclo. A extensão relativa de cada uma das gerações e fases nucleares está dependente da posição, no ciclo de vida, da meiose e fecundação. Por este motivo, consideram-se três tipos de ciclos de vida: ciclo haplonte - neste tipo de ciclo de vida a fase haplóide predomina, sendo a fase diplóide constituída apenas pelo zigoto. Deste modo, considera-se que não existe verdadeira alternância de gerações. A meiose ocorre imediatamente a seguir à fecundação (meiose pós-zigótica). Este tipo de ciclo de vida é característico das algas (caminhos A e C); ciclo diplonte - neste tipo de ciclo a fase diplóide predomina, sendo a fase haplóide formada apenas pelos gâmetas. Também neste caso, não existe verdadeira alternância de gerações. A meiose ocorre imediatamente antes da fecundação (meiose pré-gamética). Este tipo de ciclo é característico de animais e de algumas algas (caminhos B e D); ciclo haplodiplonte - neste tipo de ciclo existe nítida alternância de fases nucleares e de gerações pois a meiose e a fecundação estão separadas no tempo. A meiose designa-se pré-espórica. Este tipo de ciclo de vida, o mais complexo, é característico das plantas superiores.  A alternância de gerações tira o máximo partido dos dois tipos de reprodução: a geração gametófita aumenta a variabilidade genética e a esporófita facilita a  dispersão, pela produção de esporos. Nas plantas, as gerações são heteromórficas, ou seja, ao contrário de algumas algas haplodiplontes, o gametófito e o esporófito têm aparências totalmente diferentes (caminhos A e D). Existem, igualmente, vários tipos de reprodução sexuada: isogâmica - gâmetas morfologicamente iguais, geralmente flagelados, que são libertados para o meio, onde ocorre a fecundação; anisogâmica - gâmetas morfologicamente diferentes, sendo o feminino maior, em que ambos são libertados para o meio, existindo fecundação externa;   oogâmica - caso particular da anisogamia, ocorre quando o gâmeta feminino é tão grande que se torna imóvel, enquanto o masculino é pequeno e móvel. Neste caso a fecundação é interna, no interior do gametângio feminino. Uma planta designa-se monóica quando apresenta os dois sexos no mesmo corpo e dióica quando apresenta sexos separados.  O monoicismo pode ser suficiente quando um indivíduo produz um zigoto por autofecundação, ou insuficiente, quando é necessária a fecundação cruzada, seja por causas morfológicas ou fisiológicas (amadurecimento desencontrado dos gâmetas, por exemplo).
Tendências evolutivas nos ciclos de vida de plantas	Do estudo dos ciclos de vida vegetais pode retirar-se uma série de tendências evolutivas, nomeadamente:   as plantas apresentam sempre alternância de fases nucleares no seu ciclo de vida; apresentam um ciclo de vida haplodiplonte; a meiose pré-espórica produz esporos que, ao germinar, originam um gametófito haplóide, o qual produz gâmetas por mitose; há uma nítida tendência para a dominância da diplofase, pois a recombinação genética que ocorre na sua formação permite uma maior capacidade de adaptação a condições em alteração; as estruturas reprodutoras são cada vez mais especializadas; ao longo da evolução surgiram estruturas estéreis a proteger os gâmetas (anterídeos e arquegónios); há uma tendência para que a determinação sexual seja feita no esporófito – heterosporia; há uma tendência para a fecundação ser independente da água e existem reservas na semente, o que permite ao embrião permanecer num estado de latência durante períodos menos favoráveis e ajudando à dispersão.
Aspectos comparativos de ciclos de vida de algumas plantas	Planta Espirogira Bodelha Musgo Feto Açucena Dependência da água para a fecundação   Presente Presente Presente Presente Ausente Morfologia dos gâmetas Isogamia Anisogamia Oogamia Oogamia Oogamia Morfologia dos esporos   Ausentes Ausentes Isosporia Isosporia Heterosporia Alternância de fases nucleares Presente Presente Presente Presente Presente Alternância de gerações   Ausente Ausente Presente Presente Presente Geração dominante Gametófita Esporófita Gametófita Esporófita Esporófita Meiose Pós-zigótica Pré-gamética Pré-espórica Pré-espórica Pré-espórica Tipo de Ciclo de vida   Haplonte Diplonte Haplodiplonte Haplodiplonte Haplodiplonte
Análise comparativa das estruturas de alguns ciclos de vida em plantas	Planta Bodelha Musgo Feto Açucena Zigoto (2n)   Zigoto Zigoto Zigoto Zigoto Esporófito (2n) Planta adulta Esporogónio Planta adulta Planta adulta Esporófilo (2n)   - - Folha com soros Estame (m)  Carpelo (f) Esporângio (2n) - Cápsula Esporângio Antera (m) Óvulo (f) Célula-mãe dos esporos (2n)   - Célula-mãe dos esporos Célula-mãe dos esporos Célula-mãe do grão de pólen (m) Célula-mãe do saco embrionário (f) Esporos (n)   - Esporos Esporos Grão de pólen (m) Saco embrionário (f) Gametófito (n) - Planta adulta Protalo Tubo polínico (m) Saco embrionário germinado (f) Gametângio (n) Anterídeo (m) Oogónio (f) Anterídeo (m) Arquegónio (f) Anterídeo (m) Arquegónio (f) Núcleo germinativo (m) Sinergídeas (f) Gâmetas (n)   Anterozóide (m) Oosfera (f) Anterozóide (m) Oosfera (f) Anterozóide (m) Oosfera (f) Anterozóide (m) Oosfera (f)