Mimosa pudica (do latim : pudica "tímido, tímido ou encolhido"; também chamado de planta sensível , planta sonolenta, planta de ação , touch-me-not , shameplant )
| Mimosa pudica | |
|---|---|
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| Cabeça de flor e folhas | |
Classificação científica | |
| Reino: | Plantae |
| Clado : | Traqueófitos |
| Clado : | Angiospermas |
| Clado : | Eudicotiledôneas |
| Clado : | Rosídeos |
| Ordem: | Fábulas |
| Família: | Fabaceae |
| Subfamília: | Caesalpinioideae |
| Clado : | Clado Mimosóide |
| Gênero: | Mimosa |
| Espécies: | M. pudica |
| Nome binomial | |
| Mimosa pudica | |
Mimosa pudica (do latim : pudica "tímido, tímido ou encolhido"; também chamado de planta sensível , planta sonolenta, planta de ação , [3] touch-me-not , shameplant [2] ) é uma planta com flores anuais ou perenes rastejantesdo ervilha/família das leguminosas Fabaceae . Muitas vezes é cultivada por seu valor de curiosidade: as folhas compostas se dobram para dentro e caem quando tocadas ou sacudidas, defendendo-se de danos e reabrindo alguns minutos depois. [4] No Reino Unido ganhou oda Royal Horticultural SocietyPrêmio de Mérito Jardim . [3] [5]
A espécie é nativa do Caribe e América do Sul e Central, mas agora é uma erva daninha pantropical , e agora pode ser encontrada no sul dos Estados Unidos , sul da Ásia, leste da Ásia, Micronésia, Austrália , África do Sul e África Ocidental também. Não é tolerante à sombra e é encontrado principalmente em solos com baixas concentrações de nutrientes. [6]
Mimosa pudica é bem conhecida por seu rápido movimento de plantas . Como várias outras espécies de plantas, sofre mudanças na orientação das folhas denominadas "sono" ou movimento nictinástico . A folhagem fecha durante a escuridão e reabre na luz. [7] Isso foi estudado pela primeira vez pelo cientista francês Jean-Jacques d'Ortous de Mairan . Devido à resposta única da Mimosa ao toque, tornou-se uma planta ideal para muitos experimentos sobre habituação e memória das plantas.
Mimosa pudica foi formalmente descrita pela primeira vez por Carl Linnaeus em Species Plantarum em 1753. [8] O epíteto da espécie, pudica , é latim para "tímido" ou "encolhido", aludindo à sua reação de encolhimento ao contato.
A espécie é conhecida por vários nomes comuns, incluindo planta sensível, planta humilde, planta de vergonha e não me toque. [2]
Descrição [ editar ]
O caule é ereto em plantas jovens, mas torna-se rastejante ou arrastado com a idade. Ele pode ficar muito baixo e se tornar flexível. O caule é delgado, ramificado e esparsamente a densamente espinhoso, crescendo até um comprimento de 1,5 m (5 pés).
As folhas são bipinadas compostas, com um ou dois pares de pinas e 10-26 folíolos por pina. Os pecíolos também são espinhosos. Cabeças de flores rosa pálido ou roxas pedunculadas (pedunculadas) surgem das axilas das folhas no meio do verão, com mais e mais flores à medida que a planta envelhece. As cabeças globosas a ovóides têm 8 a 10 mm (0,3 a 0,4 pol) de diâmetro (excluindo os estames ). Em um exame minucioso, vê-se que as pétalas das florzinhas são vermelhas na parte superior e os filamentos são rosa a lavanda. Os pólens são circulares com aproximadamente 8 mícrons de diâmetro.
A fruta consiste em cachos de duas a oito vagens de 1 a 2 cm (0,4 a 0,8 pol) de comprimento cada, sendo espinhosas nas margens. As vagens se dividem em dois a cinco segmentos e contêm sementes marrons pálidas com cerca de 2,5 mm (0,1 pol) de comprimento. As flores são polinizadas por insetos e polinizadas pelo vento . [9] As sementes têm tegumentos duros que restringem a germinação e tornam a pressão osmótica e a acidez do solo obstáculos menos significativos. As altas temperaturas são os principais estímulos que fazem com que as sementes terminem a dormência . [10]
As raízes da Mimosa pudica criam dissulfeto de carbono , que impede que certos fungos patogênicos e micorrízicos cresçam na rizosfera da planta . [11] Isso permite a formação de nódulos nas raízes da planta que contêm diazotróficos endossimbióticos , que fixam o nitrogênio atmosférico e o convertem em uma forma utilizável pela planta. [12]
Mimosa pudica é um tetraplóide (2 n = 52). [13]
Movimento da planta [ editar ]
Os folhetos também se fecham quando estimulados de outras maneiras, como tocar, aquecer, soprar, sacudir, todos encapsulados em estimulação mecânica ou elétrica. Esses tipos de movimentos são chamados de movimentos sísmonásticos . Este reflexo pode ter evoluído como mecanismo de defesa para desincentivar predadores, ou alternativamente para sombrear a planta a fim de reduzir a perda de água por evaporação. A principal estrutura mecanicamente responsável pela queda das folhas é o pulvino . O estímulo é transmitido como um potencial de ação de um folheto estimulado, para a base inchada do folheto ( pulvino ), e daí para os pulvinos dos outros folhetos, que percorrem toda a extensão da raque da folha. O potencial de ação então passa para o pecíolo e, finalmente, para o grande pulvino na extremidade do pecíolo, onde a folha se prende ao caule. As células do pulvini ganham e perdem turgor devido ao movimento da água para dentro e para fora dessas células, e múltiplas concentrações de íons desempenham um papel na manipulação do movimento da água.
Os íons não podem entrar e sair facilmente das células, de modo que os canais de proteínas, como os canais de potássio dependentes de voltagem e os canais de ânions permeáveis ao cálcio, são responsáveis por permitir que o potássio e o cálcio, respectivamente, fluam através da membrana celular, tornando as células permeáveis a esses íons. O potencial de ação faz com que os íons potássio fluam para fora dos vacúolos das células nos vários pulvinos. Diferenças de turgescência em diferentes regiões da folha e do caule resultam no fechamento dos folíolos e no colapso do pecíolo foliar . [14]Outras proteínas importantes incluem H+-ATPases, aquaporinas e actina, que auxiliam na redistribuição de íons nos pulvini, especialmente durante uma resposta sismônica. H+-ATPases e aquaporinas auxiliam no movimento direto das moléculas de água, enquanto o papel da actina tem uma explicação mais bioquímica. A actina é composta de muitas moléculas de tirosina fosforiladas (um aminoácido), e a manipulação de quão fosforiladas as moléculas de tirosina são correlacionadas diretamente com o quanto a M. pudica deixa cair. [15]
Esse movimento de dobramento para dentro é energeticamente custoso para a planta e também interfere no processo de fotossíntese. [16] Esta característica é bastante comum dentro da subfamília Mimosoideae da família das leguminosas, Fabaceae . O estímulo também pode ser transmitido para as folhas vizinhas. Não se sabe exatamente por que a Mimosa pudica desenvolveu essa característica, mas muitos cientistas pensam que a planta usa sua capacidade de encolher como defesa contra herbívoros. Os animais podem ter medo de uma planta em movimento rápido e preferem comer uma menos ativa. Outra explicação possível é que o movimento súbito desaloja insetos nocivos.
O movimento de íons de cálcio, potássio e cloreto em células de pulvini foi analisado para entender melhor como o fluxo de íons e água afeta a queda das folhas de M. pudica . Um lote de M. pudica foi cultivado e regado diariamente, e 10-20 pulvini foram coletados de cada grupo de pulvini reativos ao toque e pulvini não reativos ao toque. Para entender melhor o movimento dos íons, as metades superior e inferior de todos os pulvini coletados foram submetidas à análise de íons separada usando o método de espectroscopia de fluorescência de raios-x. Este método rastreou a localização dos íons, colorindo-os cada um com uma cor diferente de corante de fluorescência. [17]Em relação às concentrações de cálcio, houve diferença significativa na concentração entre as duas metades dos pulvinos, tanto nos pulvinos reativos quanto nos não reativos. Para o potássio, maiores concentrações foram encontradas ao longo dos pulvinos reativos, enquanto uma alta diferença de concentração nas metades superior e inferior dos pulvinos não reativos foi encontrada.
Após a estimulação dos pulvini reativos, foi encontrado um aumento médio de 240% no potássio nas células do pulvini. A análise de íons cloreto deu resultados semelhantes onde altas concentrações foram encontradas em todo o pulvini reativo, exceto nos pulvinos não reativos a diferença de concentração nos pulvinos superior e inferior não foi significativa. No geral, o que se verificou foi que altas concentrações de potássio, cloreto e cálcio levaram a uma rápida diminuição da água nos pulvini, o que resulta na queda das folhas de M. pudica . A mitigação deste gradiente resultou em menor reação e movimento das folhas. [17]
Distribuição e habitat [ editar ]
Mimosa pudica é nativa das Américas tropicais. Também pode ser encontrado em países asiáticos como Cingapura, Bangladesh, Tailândia, Índia, Nepal, Indonésia, Taiwan, Malásia, Filipinas, Vietnã, Camboja, Laos, Japão e Sri Lanka. Foi introduzido em muitas outras regiões e é considerado uma espécie invasora na Tanzânia, sul e sudeste da Ásia e em muitas ilhas do Pacífico. [18] É considerada invasora em partes da Austrália e é uma erva daninha declarada no Território do Norte , [19] e na Austrália Ocidental, embora não seja naturalizada lá. [20] O controle é recomendado em Queensland . [21]
Também foi introduzido em Uganda, Gana, Nigéria, Seychelles, Maurício e Ásia Oriental, mas não é considerado invasivo nesses lugares. [18] Nos Estados Unidos, cresce em Louisiana , Flórida , Havaí , Tennessee , Virgínia , Maryland , Porto Rico , Texas , Alabama , Mississippi , Carolina do Norte , Geórgia , território de Guam e Ilhas Virgens . [22]
Predadores [ editar ]
A Mimosa pudica possui vários predadores naturais, como o ácaro e a minhoca da mimosa . Ambos os insetos envolvem os folhetos em teias que dificultam o fechamento responsivo. Folhas com membranas são perceptíveis à medida que se tornam restos fossilizados marrons após um ataque. [23] O webworm Mimosa é composto por duas gerações que surgem em estações diferentes. Isso dificulta a prevenção e requer o uso adequado de inseticidas para evitar ajudar outros predadores. Uma vez que as larvas se tornam mariposas cinza-aço, elas são inofensivas para a planta, mas põem mais ovos. [24]
Impacto agrícola [ editar ]
A espécie pode ser uma erva daninha para culturas tropicais, principalmente quando os campos são cultivados à mão. As culturas que tende a afetar são milho, coco, tomate, algodão, café, banana, soja, mamão e cana-de-açúcar. Arvoredos secos podem se tornar um risco de incêndio. [9] Em alguns casos, tornou-se uma planta forrageira, embora a variedade no Havaí seja tóxica para o gado. [9] [25]
Além disso, a Mimosa pudica pode alterar as propriedades físico-químicas do solo que invade; nitrogênio total e potássio, por exemplo, aumentaram em áreas significativamente invadidas. [26]
Fitorremediação [ editar ]
Trinta e seis espécies de plantas nativas tailandesas foram testadas para ver qual conduziu a maior fitorremediação de solos poluídos por arsênico causados por minas de estanho. Mimosa pudica foi uma das quatro espécies que extraíram e bioacumularam significativamente o poluente em suas folhas. [27] Outros estudos descobriram que a Mimosa pudica extrai metais pesados como cobre, chumbo, estanho e zinco de solos poluídos. Isso permite que o solo retorne gradualmente a composições menos tóxicas. [28]
Fixação de nitrogênio [ editar ]
Mimosa pudica pode formar nódulos radiculares que são habitáveis por bactérias fixadoras de nitrogênio . [29] As bactérias são capazes de converter nitrogênio atmosférico, que as plantas não podem usar, em uma forma que as plantas podem usar. Esta característica é comum entre as plantas da família Fabaceae . O nitrogênio é um elemento vital para o crescimento e reprodução das plantas. O nitrogênio também é essencial para a fotossíntese das plantas porque é um componente da clorofila . A fixação de nitrogênio contribui com nitrogênio para a planta e para o solo ao redor das raízes da planta. [30]
A capacidade da Mimosa pudica de fixar nitrogênio pode ter surgido em conjunto com a evolução das bactérias fixadoras de nitrogênio. A fixação de nitrogênio é uma característica adaptativa que transformou a relação parasitária entre as bactérias e as plantas em uma relação mutualística. A dinâmica de mudança dessa relação é demonstrada pela melhoria correspondente de várias características simbióticas tanto em Mimosa pudica quanto em bactérias. Essas características incluem "nodulação competitiva, desenvolvimento de nódulos, infecção intracelular e persistência bacteróide" aprimoradas. [31]
Até 60% do nitrogênio encontrado na Mimosa pudica pode ser atribuído à fixação de N 2 por bactérias. Burkholderia phymatum STM815 T e Cupriavidus taiwanensis LMG19424 T são cepas beta-rizobiais de diazotróficos que são altamente eficazes na fixação de nitrogênio quando acoplados a M. pudica . Burkholderia também se mostra um forte simbionte de Mimosa pudica em solos pobres em nitrogênio em regiões como Cerrado e Caatinga. [12]
Cultivo [ editar ]
No cultivo, esta planta é mais frequentemente cultivada como anual de interior , mas também é cultivada para cobertura do solo. A propagação é geralmente por sementes. Mimosa pudica cresce mais eficazmente em solo pobre em nutrientes que permite drenagem substancial da água. No entanto, esta planta também é mostrada para crescer em subsolos escalpelados e erodidos. Normalmente, o solo rompido é necessário para que M. pudica se estabeleça em uma área. Além disso, a planta é intolerante à sombra e sensível à geada, o que significa que não tolera baixos níveis de luz ou temperaturas frias. Mimosa pudica não compete por recursos com folhagem maior ou vegetação rasteira da floresta. [11]
Em zonas temperadas deve ser cultivada sob proteção, onde a temperatura cai abaixo de 13 ° C (55 ° F).
Constituintes químicos [ editar ]
Mimosa pudica contém o alcalóide tóxico mimosina , que também possui efeitos antiproliferativos e apoptóticos . [32] Os extratos de Mimosa pudica imobilizam as larvas filariformes de Strongyloides stercoralis em menos de uma hora. [33] Extratos aquosos das raízes da planta mostraram efeitos neutralizantes significativos na letalidade do veneno da naja monócula ( Naja kaouthia ). Parece inibir a miotoxicidade e a atividade enzimática do veneno de cobra. [34]
Mimosa pudica demonstra propriedades antioxidantes e antibacterianas. Esta planta também demonstrou ser atóxica em testes de letalidade de artémia, o que sugere que M. pudica apresenta baixos níveis de toxicidade. A análise química mostrou que a Mimosa pudica contém vários compostos, incluindo "alcalóides, flavonóides C-glicosídeos, esteróis, terenóides, taninos, saponinas e ácidos graxos". [35] [36] As raízes da planta demonstraram conter até 10% de tanino . Uma substância semelhante à adrenalina foi encontrada nas folhas da planta. As sementes de Mimosa pudica produzem mucilagem composta por D-ácido glucurônico e D - xilose . Além disso, extratos de M. pudica mostraram conter crocetina-dimetiléster, tubulina e óleos graxos verde-amarelos. Uma nova classe de turgorinas de fitohormônios, que são derivados do ácido gálico 4 - O- (β - D -glucopiranosil-6'-sulfato), foi descoberta dentro da planta. [11]
As propriedades fixadoras de nitrogênio da Mimosa pudica contribuem para um alto teor de nitrogênio nas folhas da planta. As folhas de M. pudica também contêm uma ampla faixa de teor de carbono a mineral, bem como uma grande variação nos valores de 13 C. A correlação entre esses dois números sugere que ocorreu uma adaptação ecológica significativa entre as variedades de M. pudica no Brasil. [30]
As raízes contêm estruturas semelhantes a sacos que liberam compostos orgânicos e organossulfurados, incluindo SO 2 , ácido metilsulfínico, ácido pirúvico , ácido lático , ácido etanossulfínico, ácido propanossulfínico, 2-mercaptoanilina , S-propil propano 1-tiossulfinato e tioformaldeído . e composto altamente instável nunca antes relatado como sendo emitido por uma planta. [37]
Pesquisa com Mimosa pudica [ editar ]
Wilhelm Pfeffer , um botânico alemão durante o século 17, usou Mimosa em um dos primeiros experimentos testando a habituação de plantas. [38] Outras experiências foram feitas em 1965, quando Holmes e Gruenberg descobriram que Mimosa podia distinguir entre dois estímulos, uma gota de água e um toque de dedo. Suas descobertas também demonstraram que o comportamento habituado não era devido à fadiga, uma vez que a resposta de dobra foliar retornava quando outro estímulo era apresentado. [38]
Experimentos de sinalização elétrica foram conduzidos em Mimosa pudica , onde 1,3–1,5 volts e 2–10 µC de carga atuaram como limiar para induzir o fechamento das folhas. [39] Este tópico foi mais explorado em 2017 pelo neurocientista Greg Gage , que conectou Mimosa pudica a Dionaea muscipula , mais conhecida como dioneia . Ambas as plantas tinham fiação elétrica conectando-as e estavam ligadas a um eletrocardiograma . Os resultados mostraram como causar um potencial de ação em uma planta levou a uma resposta elétrica, fazendo com que ambas as plantas respondessem. [40]
Experimentos foram feitos sobre como os anestésicos para animais podem afetar a Mimosa pudica . Esses experimentos mostraram que os anestésicos causam narcose dos órgãos motores, o que foi observado pela aplicação de éter volátil , clorofórmio, tetracloreto de carbono, sulfeto de hidrogênio, amônia, formaldeído e outras substâncias. [41] Em um estudo pré-clínico, o extrato metanólico de Mimosa pudica mostrou atividade antidiabética e antihiperlipidêmica significativa em ratos diabéticos induzidos por estreptozotocina. [42]
Em 2018, dois grupos de pesquisa das Universidades de Palermo (Itália) e Lugano (Suíça) demonstraram a viabilidade de usar essa planta como um bloco de construção para criar displays de duas cores controláveis baseados em plantas, explorando jatos de ar em vez de elétricos ou de toque. estimulação baseada. [43]As plantas que vivem em ambientes com pouca luz têm menos oportunidades de fotossíntese em comparação com as plantas que vivem em ambientes com muita luz, onde a luz do sol não é um problema. Quando a planta Mimosa se dobra em suas folhas como mecanismo de defesa há uma troca energética, pois dobrar suas folhas reduz a quantidade de fotossíntese que a Mimosa pode realizar durante o período fechado em 40%, mas fornece um mecanismo de defesa rápido contra predadores potencialmente prejudiciais ou estimulação externa. [44] [45]
Em um experimento, a pesquisadora Monica Gagliano queria estudar se as plantas de Mimosa em condições de pouca luz teriam um potencial maior de aprendizado do que aquelas cultivadas em alta luz, já que as plantas com pouca luz já estavam em ambientes de baixa energia e dobrar suas folhas seria mais energeticamente caro para a usina. A forma mais simples de aprendizagem é a capacidade de um organismo ter um certo nível de sensibilidade ao ambiente que permite ao organismo responder a estímulos potencialmente prejudiciais, bem como a capacidade de aprender e filtrar estímulos irrelevantes (habituação) ou aumentar a resposta. devido a um estímulo aprendido (sensibilização). [46]
Os pesquisadores previram que as plantas com pouca luz teriam se adaptado para ter capacidades de aprendizado habituais mais rápidas, para que pudessem filtrar estímulos inofensivos para aumentar sua produção de energia. As plantas foram cultivadas em condições de luz alta ou baixa. As plantas foram estimuladas caindo de 15 cm para uma única gota ou sessões de treinamento consecutivas onde as plantas foram repetidamente descartadas. Para testar se as plantas estavam suprimindo seu reflexo de dobra foliar por aprendizado habitual e não por exaustão, as plantas foram sacudidas como um novo estímulo para ver se as plantas dobrariam suas folhas (teste de desabituação). O primeiro grupo foi testado para ver se a memória de curto prazo era suficiente para que as plantas modificassem seu comportamento.
Independentemente do grupo de luz em que as plantas estavam, uma gota não foi suficiente para as plantas aprenderem a ignorar o estímulo. Para os grupos que caíram repetidamente, as plantas pararam de dobrar suas folhas e ficaram totalmente abertas após uma queda antes do término dos treinamentos. As plantas com pouca luz aprenderam mais rápido a ignorar a estimulação de queda do que as plantas com muita luz. Quando as plantas foram sacudidas, elas responderam imediatamente dobrando suas folhas, o que sugere que as plantas não estavam ignorando o estímulo de queda devido à exaustão. [47] Esta pesquisa sugere que a Mimosa tem a capacidade de aprendizado habitual e armazenamento de memória e que a Mimosaplantas cultivadas em condições de pouca luz têm mecanismos de aprendizado mais rápidos para que possam reduzir a quantidade de tempo em que suas folhas ficam desnecessariamente fechadas para otimizar a produção de energia.
Dado que as plantas não possuem um sistema nervoso central, os meios pelos quais elas enviam e armazenam informações não são óbvios. Existem duas hipóteses para a memória em Mimosa, nenhuma das quais ainda é geralmente aceita. A primeira é que quando a planta é estimulada ela libera uma onda de íons cálcio que são detectados pela proteína calmodulina. Acredita-se que a relação entre os íons e as proteínas estimule os canais iônicos dependentes de voltagem que causam sinais elétricos, que podem ser a base da memória de longo prazo da planta. A outra hipótese é que as células vegetais agem de forma semelhante às células neurais, criando gradientes elétricos abrindo e fechando canais iônicos e passando-os ao longo das junções celulares. As informações transmitidas podem controlar quais genes são ativados e quais genes são desativados, o que pode ser um modo de memória de longo prazo. [47]
