Físicos usaram magnetômetros atômicos para medir os sinais biomagnéticos gerados pelos sinais elétricos da planta carnívora em seu mecanismo de fechamento dos lóbulos das folhas.
Artigo publicado originalmente em Science Daily.
A Dionaea muscipula é uma planta carnívora que envolve sua presa usando folhas modificadas como armadilha. Durante esse processo, sinais elétricos desencadeiam o fechamento dos lóbulos das folhas. Uma equipe interdisciplinar de cientistas mostrou agora que esses sinais elétricos geram campos magnéticos mensuráveis. Usando magnetômetros atômicos, foi possível registrar esse biomagnetismo.
“Você poderia dizer que a investigação é um pouco como realizar uma ressonância magnética em humanos”, disse a física Anne Fabricant. “O problema é que os sinais magnéticos nas plantas são muito fracos, o que explica por que era extremamente difícil medi-los com as tecnologias mais antigas.”
Sabemos que, no cérebro humano, as mudanças de voltagem em certas regiões resultam da atividade elétrica que viaja pelas células nervosas. Técnicas como eletroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG) e imagem por ressonância magnética (MRI) podem ser usadas para registrar essas atividades e diagnosticar distúrbios de forma não invasiva. Quando as plantas são estimuladas, elas também geram sinais elétricos, que podem viajar por uma rede celular análoga ao sistema nervoso humano e animal.
Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), do Helmholtz Institute Mainz (HIM), do Biocentro de Julius-Maximilians-Universität de Würzburg (JMU) e do Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) em Berlim, do Instituto de Meteorologia Alemão, já demonstrou que a atividade elétrica na planta carnívora também está associada a sinais magnéticos. “Fomos capazes de demonstrar que os potenciais de ação em um sistema de planta multicelular produzem campos magnéticos mensuráveis, algo que nunca havia sido confirmado antes”, disse Anne Fabricant, doutoranda do grupo de pesquisa do professor Dmitry Budker na JGU e HIM.
A armadilha da Dionaea muscipula consiste em folhas trapaceiras bilobadas com cabelos sensíveis que, ao serem tocados, desencadeiam um potencial de ação que percorre toda a armadilha. Após dois estímulos sucessivos, a armadilha se fecha e qualquer presa potencial de inseto é trancada dentro e posteriormente digerida. Curiosamente, a armadilha é eletricamente excitável de várias maneiras: além de influências mecânicas, como toque ou lesão, energia osmótica, por exemplo, cargas de água salgada e energia térmica na forma de calor ou frio também podem desencadear potenciais de ação. Para seu estudo, a equipe de pesquisa usou estimulação de calor para induzir potenciais de ação, eliminando assim fatores potencialmente perturbadores, como ruído mecânico de fundo em suas medições magnéticas.
Biomagnetismo – detecção de sinais magnéticos de organismos vivos
Embora o biomagnetismo tenha sido relativamente bem pesquisado em humanos e animais, até agora muito pouca pesquisa equivalente foi feita no reino vegetal, usando apenas magnetômetros de dispositivos de interferência quântica supercondutores (SQUID), instrumentos volumosos que devem ser resfriados a temperaturas criogênicas . Para o experimento atual, a equipe de pesquisa usou magnetômetros atômicos para medir os sinais magnéticos das plantas. O sensor é uma célula de vidro cheia de um vapor de átomos alcalinos, que reagem a pequenas mudanças no ambiente do campo magnético local. Esses magnetômetros com bombeamento óptico são mais atraentes para aplicações biológicas porque não requerem resfriamento criogênico e também podem ser miniaturizados.
Os pesquisadores detectaram sinais magnéticos com uma amplitude de até 0,5 picotesla da planta carnívora, que é milhões de vezes mais fraca do que o campo magnético da Terra. “A magnitude do sinal registrado é semelhante ao que é observado durante as medições de superfície dos impulsos nervosos em animais”, explicou Anne Fabricant. Os físicos do JGU pretendem medir sinais ainda menores de outras espécies de plantas. No futuro, essas tecnologias não invasivas podem ser potencialmente usadas na agricultura para diagnósticos de plantas agrícolas, detectando respostas eletromagnéticas a mudanças repentinas de temperatura, pragas ou influências químicas sem ter que danificar as plantas usando eletrodos.
Os resultados do estudo foram publicados em Scientific Reports . O projeto recebeu apoio financeiro da Fundação Alemã de Pesquisa (DFG), da Fundação Carl Zeiss e do Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa (BMBF).
