Clube de Ciências
Diário de Bordo
Amendoim:
um fruto subterrâneo
um fruto subterrâneo
Lucia Maria Paleari
lpaleari@ibb.unesp.br
O que é o que é: "Uma caixinha de bom parecer que nenhum marceneiro é capaz de fazer?"
Na ocasião, ninguém soube resolver essa charada. Pedi, então, para que consultassem os pais, avós, tios, ou mesmo a internet, se fosse necessário. Finalmente, alguns dias depois e com a colaboração da avó, uma clubista trouxe a resposta correta: a caixinha de bom parecer que nenhum marceneiro consegue fazer é o amendoim. É claro que a charada não se refere à semente do amendoim, que é tão saborosa, mas, sim, à vagem roliça que abriga as sementes.
Os clubistas tiveram a oportunidade de conhecer, na prática, dois fenômenos muito interessantes que acontecem com o amendoinzeiro, planta que pertence ao grupo das leguminosas, vegetais produtores de vagem, como o flamboyant e a soja. Ela foi batizada com o nome de Arachis hypogaea, em 1753, por Carolus Linnaeus, ou simplesmente Lineu, um sueco que fez muitas contribuições ao conhecimento dos vegetais, área de estudos da Botânica. Ao que tudo indica, o gênero Arachis teve origem no Planalto Central do Brasil, entre o Mato Grosso do Sul e o Paraguai. Esse gênero agora está distribuído pela Argentina, Brasil, Bolívia, Paraguai e Uruguai, mas é no Brasil que se encontra a maior parte das espécies.
Para conhecer na prática os dois fenômenos relacionados ao amendoinzeiro, os clubistas começaram semeando-o em um terreno da escola, que ficava ao lado da sala do Clube de Ciências (Figura 1). Depois, passaram a regar e acompanhar o crescimento das plantas.
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Figura 1: Clubistas plantando sementes de amendoim, depois
de relembrarem como fizeram uma composteira existente na escola, e de
transportarem o material curtido que havia nela (adubo) para enriquecer o solo
do terreno arenoso onde fizeram o plantio.
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De fundamental importância, a rega tem de se tornar um trabalho de rotina. Dela depende a sobrevivência do amendoinzeiro, principalmente em períodos de estiagem, porque a água é imprescindível à germinação das sementes e crescimento das plantas. Na figura 2 é possível ver as fases de desenvolvimento de Arachis hypogaea, que por volta de quatro semanas está com as primeiras folhas bem desenvolvidas, embora possa acontecer de algumas sementes demorarem mais a germinar e a emitir as primeiras folhas.
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Figura 2 - Processo de germinação da semente de Arachis
hypogaea, o amendoinzeiro: (A) Radícula em crescimento; (B-C) Semente com os
dois cotilédones (duas metades) aflorando no solo; (D-F) Folhas em crescimento;
(G) Plântula com três folhas, cada uma com os seus quatro folíolos.
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Um dos fenômenos observado pelos clubistas tem a ver com a vagem, a caixinha de bom parecer, que abriga as sementes. Para podermos colhê-las, os pés de amendoim precisam ser arrancados, uma vez que elas se encontram no interior do solo. Por causa disso, muita gente acredita que a vagem do amendoinzeiro é raiz, ou que faz parte da raiz. Na verdade, a vagem do amendoim é um fruto. É isso mesmo: um fruto. Um fruto com sementes nutritivas, muito saborosas e que armazenam grande quantidade de óleo.
Será, então, que o amendoinzeiro produz flores subterrâneas?
Garanto que não, e é justamente por isso que a história fica ainda mais interessante. Vejamos o que acontece.
A formação e o inusitado crescimento
dos frutos do amendoinzeiro
Depois do crescimento da planta, por volta de seis semanas após o plantio, na axila das primeiras folhas, portanto, na parte aérea do vegetal, surgem os primeiros botões florais (Figura 3 A-B). Eles se abrem em pequenas flores amarelas (Figura 3 C-D), que poderão ser polinizadas.
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Figura 3 - Fase de floração do amendoinzeiro (Arachis
hypogaea): (A-B) Botão floral evidenciando (ca) cálice e hipanto (h); (C-D)
Detalhes da flor aberta evidenciando (as) asa, (est) estandarte; (E) Asa (as)
aberta evidenciando a quilha (qui), estrutura que recobre partes dos aparelhos
reprodutores masculino (androceu) e feminino (gineceu); (F) Aparelho reprodutor
masculino evidenciando anteras (an) abertas com pólen, fixadas no ápice dos
filetes, que são concrescidos na base, e aparelho reprodutor feminino
evidenciando o estigma (e) no ápice do estilete.
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Após o pólen das anteras chegar ao estigma da flor, processo conhecido por polinização, o grão de pólen crescerá e dará origem a um tubo, o tubo polínico . No interior desse tubo fica a célula masculina de reprodução, o gameta masculino, que com o crescimento do tubo polínico é levado até ao ovário. No ovário, o gameta masculino unir-se-á ao gameta feminino, processo esse conhecido por fertilização. Como resultado desse processo de reprodução, inicia-se o desenvolvimento do fruto, que no caso do amendoinzeiro é a vagem, que abriga no seu interior uma ou mais sementes, que normalmente nos servem de alimento.
Mas o que acontece de diferente com o amendoinzeiro, já que esse processo apresentado acima é comum às plantas frutíferas? Tal processo é, sim, comum às plantas frutíferas e acontece na parte aérea delas, onde os frutos normalmente se desenvolvem. Porém, no caso da Arachis hypogaea, os frutos, que são as vagens, desenvolvem-se no interior do solo.
A flor do amendoinzeiro está situada na extremidade de uma estrutura tubular e delicada, o hipanto, que emerge da axila da folha (Figura 3A-B). Dentro desse tubo, formado pelas bases das sépalas, pétalas e filetes fundidos, passa o estilete do aparelho reprodutor feminino, em cuja base, perto da axila da folha, está o ovário (Figura 3A). Abaixo dele fica uma porção conhecida por ginóforo, estrutura essa que depois da fertilização irá crescer, "empurrando" o ovário que está acima dela. O ginóforo surge como uma estrutura robusta, popularmente conhecida por esporão, que ao emergir da axila da folha (Figura 4B), curva-se para baixo e continua a crescer rumo ao solo, onde penetra. Em meio à terra e raízes, o ovário que se localiza no ápice do ginóforo, irá se desenvolver dando origem à vagem, fruto do amendoinzeiro, que contem no interior as sementes (Figura 4C). Esse fenômeno é muito diferente do que acontece com outras frutíferas que conhecemos, inclusive leguminosas, cujos frutos podem ser colhidos dos seus galhos, mas na parte aérea da planta.
Como são diversas flores fertilizadas por amendoinzeiro, muitas vagens formam-se em meio às raízes. Veja a figura 4C, abaixo.
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Figura 4 - Arachis hypogaea (amendoinzeiro): (A) Detalhes da
flor – (h) hipanto, (s) estilete, (o) ovário, (g) ginóforo, (fm) flor murcha;
(B) Detalhe de ginóforos (esporões) já crescidos, saidos da axila de folhas;
(C) Parte aérea (ramos com folhas) e detalhe das raízes e frutos subterrâneos,
com seus respectivos ginóforos desenvolvidos.
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Uma relação muitíssimo especial
O outro fenômeno que acontece com o amendoinzeiro, e que tem grande importância para todos os seres vivos, é a associação estabelecida por ele com certas bactérias conhecidas por risóbios, que pertencem a diferentes gêneros científicos, como, por exemplo, o Rhizobium e o Bradyrhizobium*. Essas bactérias, que vivem normalmente livres no solo, são atraídas para as raízes do amendoinzeiro, por meio de substâncias químicas que ele produz, principalmente quando o solo é pobre em nutriente à base de nitrogênio. Os risóbios penetram nos pelos das raízes e estimulam a planta a multiplicar certas células que formarão estruturas globosas denominadas de nódulos (Figura 5). Esse fenômeno também ocorre em outras leguminosas como o feijão e o ingazeiro, por exemplo.
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Figura 5: Raízes de Arachis hypogaea repleta de nódulos,
que
abrigam bactérias fixadoras de nitrogênio.
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Embora na atmosfera terrestre haja cerca de 78% de nitrogênio sob a forma de gás (N2), ele é inerte e a maioria dos seres vivos não consegue utilizá-lo. Os dois átomos que compõem a molécula do gás nitrogênio ficam tão fortemente unidos entre si, que é extremamente difícil separá-los. Quando isso acontece, os átomos de nitrogênio irão se combinar com outros tipos de átomos, dando origem a moléculas diferentes, que poderão ser utilizadas pelas plantas, para produzir os compostos nitrogenados de que precisam para sobreviver.
A separação desses dois átomos de nitrogênio acontece por meio de dois tipos de processos:
1) O não biológico (ex. descarga de raios, combustão, processos industriais, queimadas de florestas) e 2) O biológico (ex. microrganismos de vida livre como as bactérias azuis ou cianobactérias, bactérias que se associam a plantas e também alguns fungos).
Os animais só conseguirão obter o nitrogênio de que necessitam por meio das plantas, alimentando-se diretamente delas, como os consumidores herbívoros, ou indiretamente, comendo animais ou partes de animais, como os demais consumidores.
Portanto, não fosse a capacidade dos microrganismos existentes no solo, de fixar o nitrogênio da atmosfera, os demais seres vivos nada poderiam fazer para elaborar seus produtos nitrogenados a partir do N2. Eles são os principais responsáveis pela entrada desse elemento químico nas cadeias alimentares .
Os microorganismos fixadores de nitrogênio fazem parte do que se denominou de Ciclo do Nitrogênio, que você poderá conhecer em detalhes no vídeo abaixo:
O mutualismo, os nódulos,
e a leghemoglobina
Na natureza, quando indivíduos de diferentes espécies se associam, eles vivem uma relação ecológica conhecida como simbiose. Se nessa associação as duas espécies são beneficiadas, estamos diante de uma relação denominada mutualismo. No caso da interação existente entre o amendoinzeiro e as bactérias (risóbios), a planta recebe um produto nitrogenado produzido e disponibilizado pelas bactérias, e estas ganham, além de um abrigo muito especial nos nódulos que se formam nas raízes, produtos denominados de carboidratos para obtenção de energia.
Nos nódulos, com a participação dos dois simbiontes, ocorre a formação de uma molécula semelhante à hemogobina do nosso sangue, também de cor vermelha: a leghemoglobina (legHb). Quando cortamos um nódulo em que as bactérias estão ativas, é possível observar no seu interior uma cor avermelhada (Figura 6), resultado da presença da legHb. Assim como a hemoglobina é responsável pela coloração vermelha do nosso sangue, a leghemoglobina é responsável por essa coloração avermelhada no interior dos nódulos das leguminosas.
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| Figura 6 –Arachis hypogaea: (A) Parte subterrânea com dois ginóforos, em cujas extremidades o ovário dará origem às vagens (fruto) e raízes com nódulos (note que um deles, abaixo do ginóforo da direita, está cortado e possui área circular avermelhada); (B) Ampliação da região da raiz contendo o nódulo que foi cortado, para evidenciar a cor avermelhada devido a presença da leghemoglobina, e outro nódulo inteiro. |
Outra semelhança que a legHb tem com a hemoglobina do nosso sangue está na função de transportar o gás oxigênio, que, neste caso, será deixado disponível para que as bactérias façam sua respiração celular . É por meio desse processo de respiração celular que elas obtêm energia para viver. Esse papel da legHb é muito importante, porque ela provê as bactérias fixadoras com oxigênio suficiente para que elas façam a respiração celular, sem, contudo, deixar o ambiente repleto desse gás, que, em excesso, impede as bactérias de fixar nitrogênio. O que ocorre é que para conseguir fixar o nitrogênio, sintetizando amônia (NH3), que logo em seguida é transformada em produtos menos tóxicos assimiláveis pelo vegetal, a bactéria produz e precisa utilizar uma enzima, molécula esta do grupo das proteínas. Essa enzima, denominada de nitrogenase, tem uma característica especial: ela é incapaz de agir se o ambiente estiver oxigenado (aeróbico). Portanto, é preciso de ambiente anaeróbico (do grego an = ausência, privação), para que a fixação biológica do nitrogênio ocorra.
Amendoinzeiro:
seus frutos e simbiontes
Na figura 7 estão reunidas as principais características de Arachis hypogaea, que tornam essa planta tão interessante, útil e cheia de charme.
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Figura 7 – Características de Arachis hypogaea adulta.
(adaptação de ilustração existente no interessante livro "Primary School
Agriculture - volume II**)
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Se as suas sementes, fonte principalmente de lipídeos e proteínas, nos servem de alimento e de matéria prima para fazer saborosos doces como a paçoca e o pé-de-moleque, o sofisticado mutualismo estabelecido com risóbios faz dela uma boa opção para enriquecer solos com nitrogênio, sem necessidade de adubação química. Produtores de cana de açúcar, por exemplo, interessados em melhorar o solo que a cultura da cana destrói e empobrece, e obter bom rendimento na entressafra, têm lançado mão da cultura do amendoinzeiro. Além dessas vantagens, cultivar amendoim na entressafra protege o solo da exposição aos ventos e chuvas, que provocam erosão, e permite manter funcionários trabalhando.
Sempre alertas
A natureza sempre nos surpreende. Muitas vezes nos mostra situações, fenômenos inimagináveis, como é o caso do mutualismo que acabamos de apresentar. E é com a pesquisa científica, bem pensada, bem planejada, executada com paciência, com todo rigor e honestidade, que conseguimos estudar e testar ideias que nos permitem explicar fenômenos e também desenvolver tecnologias. A Ciência é uma atividade humana muitíssimo especial. Mas precisamos ficar alertas, muito atentos. Nem sempre os conhecimentos científicos e tecnológicos são usados com prudência ou de forma benéfica e pacífica, em prol da humanidade. Muito pelo contrário. Um exemplo marcante e que desabona o ser humano aconteceu ao final da Segunda Guerra Mundial, em 1945, quando bombas atômicas devastaram as populações e as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki .
Infelizmente, a insensatez humana não parou com as bombas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki***. Armas de extrema sofisticação continuam sendo usadas para exterminar milhares, e milhares, e milhares de vidas a cada ano; apavoradas, em pânico, populações inteiras são obrigadas a abandonar seus países de origem para fugir da morte; crimes virtuais lesam pessoas emocional e materialmente; carros, motos e até bicicletas, dirigidos de maneira irresponsável, também fazem um sem-número de vítimas; venenos químicos são usados em plantações sem o menor constrangimento, sem o menor pudor, provocando a morte prematura de muitas pessoas ou debilitando-as irremediavelmente; florestas são devastadas; animais são massacrados; nascentes de água são soterradas... E nós, cidadãos que um dia acreditamos em um mundo de justiça e bem estar vemos, de mãos atadas, nossos sonhos também serem soterrados, um a um, junto com as nascentes. Assim, vivemos um presente desolador, prenunciando um futuro de profundas incertezas.
Um brinde à Ciência
Apesar de tantas desilusões que temos vivido nesses últimos tempos, o encanto, a emoção, a alegria nos inundam ao ver, no brilho dos olhos de crianças, adolescentes e adultos, o interesse genuíno pela descoberta, pelo saber. Mentes despertas, abrindo-se ao conhecimento e com chances de mudar o rumo atual da sociedade, para construir um mundo melhor. Mas, infelizmente, trata-se de conhecimento que a muitos tem sido negado por descaso, por negligência.
No último encontro que tive com os clubistas, para encerrar a etapa do nosso trabalho que versava sobre o amendoim, em um dado momento, tive uma grande surpresa. Espontaneamente, canecas em punho, sorrisos nos lábios, olhos brilhantes, e muito entusiasmo, os clubistas propuseram um brinde à Ciência.
E sabe o que havia dentro das canecas?
Nem imagina?
Sementes! Sementes de amendoim!
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Vivaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
Agradecimentos especiais:
À profa. Jaqueline Barea Cantão, da Escola Municipal "Dr. João Maria de Araújo Jr.", pelas muitas vagens de amendoim trazidas da cidade de Tupã, que serviram para a obtenção das sementes plantadas pelos clubistas, com as quais eles brindaram à Ciência, às Profas. Elza Maria Guimarães Santos e Silvia Rodrigues Machado, do Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da UNESP de Botucatu, pela colaboração para esclarecimentos sobre aspectos da morfologia da flor do amendoinzeiro.
Amplie o seu conhecimento
Para alunos do ensino médio e universitário.
1) Ciclo Reprodutivo de Plantas com Flores - Angiospermas (Vídeo)
2) Ciclo Reprodutivo dos Pinheiros - Gimnospermas (Vídeo)
3) Biologia floral de espécies do gênero Arachis L. (Fabaceae -Papilionoideae), com ênfase em aspectos da morfologia floral e na anatomia de ovários. Leila Carvalho da Costa (Tese de doutorado)
4) METABOLISMO DO NITROGENIO
CICLO DO NITROGENIO (Texto)
5) Morfologia da flor e formação do fruto no amendoim cultivado (Arachis hypogaea, L.) (Texto 1955)
6) Reprodução em flores usa sistema de comunicação que existe nos neurónios (Tubo polínico)
7) * Sobre a Bradyrhizobium (Texto em inglês)
8) ** Primary School Agriculture, v II. GTZ, 1985. 190p. (Texto em inglês)
9) *** Más de 17.000 bombas atómicas siguen amenazando al mundo 70 años tras Hiroshima y Nagasaki (Texto em espanhol)
10) Plantio de amendoim
Se você quiser saber mais sobre outras atividades do Clube de Ciências, da EMEF "Dr. João Maria de Araújo Jr.", de Botucatu acesse os links:
- Clube de Ciências Escola municipal "Dr. João Maria de Araújo Jr." - Botucatu
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