Frutos são produzidos no laboratório sem precisar cultivar uma planta inteira
Você já deve ter ouvido falar de "carne cultivada em laboratório", mas e quanto a "frutas cultivadas em laboratório"? Pesquisadores do FruitofKnowledge, um projeto conjunto das universidades de Wageningen e Utrecht, conseguiram cultivar tomates inteiramente in vitro — pulando a fase vegetativa e dispensando folhas, caules, raízes e luz — ao reimaginar um novo sistema de desenvolvimento de frutos a partir de células meristemáticas florais em um meio de cultura rico em nutrientes dentro do laboratório.
À primeira vista, os tomates que crescem no laboratório de Lucas van der Zee não parecem totalmente fora de lugar. Mas o que lhes falta faz toda a diferença: eles não têm folhas, caules, raízes ou luz. Esses frutos crescem a partir de flores colocadas em uma solução nutritiva à base de açúcar, sem a necessidade de uma planta completa. "Não estamos tentando recriar a natureza", diz van der Zee. "Estamos nos perguntando quais funções realmente precisamos para que um fruto cresça e como isolá-las."
Essa questão é a base do projeto Fruit of Knowledge, uma colaboração entre a Universidade de Wageningen e a Universidade de Utrecht que visa produzir frutos colhíveis diretamente a partir de células-tronco vegetais, eliminando completamente a fase vegetativa. Em vez de otimizar o crescimento da planta inteira em um ambiente de alta tecnologia, van der Zee e seu colaborador Niels Peeters estão tentando reconstruir a produção de frutos a partir do nível celular.
A equipe pensa em termos de funções, não de estruturas. Em vez de cultivar uma planta inteira para obter um tomate, eles se concentram nas ações biológicas necessárias para produzir apenas o fruto. O resultado é um sistema modular de cinco estágios:
1. Material Inicial
O tecido é obtido a partir de uma semente, calo ou embrião. A equipe também consegue regenerar tecido vegetal a partir de células somáticas usando fitormônios.
2. Formação do Meristema
O tecido é tratado com citocininas para estimular o desenvolvimento de um meristema, a área de células-tronco responsável pelo crescimento de novos órgãos. Em condições naturais, o meristema produziria caules e folhas.
3. Indução da Floração
Usando sinais hormonais, o meristema é forçado a florescer prematuramente, pulando a fase usual de crescimento vegetativo. “Estimulamos o meristema a formar uma flor diretamente”, diz van der Zee. “Essa é a verdadeira mudança na lógica do desenvolvimento.”
4. Desenvolvimento do Fruto
Assim que uma flor se forma e é polinizada ou estimulada quimicamente, ela começa a produzir frutos. O tomate em desenvolvimento é transferido para um meio estéril de açúcar e nutrientes. Os nutrientes são absorvidos através do caule cortado; as raízes nunca se formam.
5. Controle de Contaminação
Os açúcares fornecem um meio de cultivo ideal não apenas para as plantas, mas também para bactérias e fungos. Controlar a contaminação é crucial. "Essencialmente, cria-se um paraíso para os microrganismos", observa van der Zee. "Mantê-los afastados é metade do desafio."
Fornecimento de nutrientes sem raízes
Surpreendentemente, a ausência de raízes não representou um obstáculo significativo para a absorção de nutrientes. Simplesmente colocar o caule da flor no meio provou ser eficaz. Os nutrientes são absorvidos através do tecido vascular do fruto, desde que o caule permaneça funcional. "Forma-se tecido cicatricial, mas não parece impedir a absorção", explica van der Zee. "O sistema funciona bem, pelo menos com tomates."
Isso imita os princípios usados em biorreatores de imersão temporária, comuns na cultura de tecidos vegetais, onde os tecidos são periodicamente imersos em um meio de cultura e, em seguida, expostos ao ar para oxigenação.
Enquanto van der Zee se concentra no desenvolvimento de frutos, o pesquisador Niels Peeters, de Utrecht, trabalha no aspecto molecular da indução floral. Seu papel é gerar flores diretamente a partir de células vegetais indiferenciadas, mesmo sem uma planta madura.
“Se eu usar um pedaço de caule, ele continua crescendo e se transforma em uma flor, como se se lembrasse do que estava fazendo”, disse Peeters à revista Wageningen Resource. “Como ele se lembra é um mistério. Isso me intriga.”
Esses avanços permitem que a equipe contorne uma das fases mais intensivas em energia e recursos em qualquer sistema de cultivo: a fase vegetativa inicial. Eles também abrem caminho para ciclos de cultivo in vitro muito mais rápidos, possibilitando múltiplos eventos de floração em uma fração do tempo.
O sistema ainda está em desenvolvimento e desafios persistem. Frutas cultivadas inteiramente in vitro, sem nenhuma parte do caule, tendem a permanecer pequenas.
“Com um segmento do caule principal ainda preso, observamos que a fruta cresce tanto quanto, ou até mais, do que na planta”, diz van der Zee. “Sem ele, o crescimento é limitado. Continuamos investigando a causa.”
Cada cultivar se comporta de maneira diferente em cultura. Essa variabilidade é uma limitação, mas a equipe a aceita. “Não existem regras universais em biologia”, diz van der Zee. “Cada espécie, até mesmo cada tipo de tecido, responde à sua maneira. É por isso que isso nunca será simples. É uma arte.”
Van der Zee acredita que, a longo prazo, os sistemas de cultivo de frutas podem ser projetados como plataformas de fermentação: otimizados para características específicas, escaláveis e adaptáveis a diferentes ambientes e culturas. “Acho que o espaço de projeto é muito amplo. Poderíamos ir de biorreatores no estilo biotecnológico a algo mais parecido com uma fazenda vertical, mas sem iluminação.”
Por enquanto, o objetivo é validar cada etapa do sistema e testar sua flexibilidade. Mas as implicações já são claras: se as frutas podem crescer a partir de tecido meristemático, sem solo, raízes ou luz, a definição de agricultura pode ter que mudar. “Não se trata de imitar a planta”, diz van der Zee. “Trata-se de entender o que torna a fruta possível e projetar um sistema para isso.”
