Estudo descobre que pepinos-do-diabo engrossam e endurecem para ejetar sementes com velocidade e precisão notáveis

Os pepinos-do-diabo (Ecballium elaterium), também conhecidos como pepinos-explosivos ou pepinos-de-são-gregório, receberam esse nome devido à maneira como expelem suas sementes em um jato violento de líquido, e agora, os cientistas finalmente desvendaram a misteriosa mecânica desses lançamentos explosivos. Uma nova pesquisa sugere que esses pepinos não comestíveis acumulam fluido em seus frutos, criando tanta pressão dentro dos pepinos que eles eventualmente estouram com um efeito dispersor de sementes por autocoria.

Notavelmente, os cientistas descobriram que essa pressão cai pouco antes das sementes serem liberadas, porque o fluido drena dos frutos para o caule, mudando sua forma e catapultando os pepinos para longe, de modo que eles vomitam seu conteúdo. As descobertas fornecem respostas a perguntas que há muito intrigam os pesquisadores.

- "Por séculos as pessoas se perguntaram como e por que essa planta extraordinária envia suas sementes ao mundo de forma tão violenta", disse o coautor do estudo Chris Thorogood, vice-diretor e chefe de ciência do Jardim Botânico de Oxford no Reino Unido, em uma declaração. - "Agora, como uma equipe de biólogos e matemáticos, finalmente começamos a desvendar esse grande enigma botânico."

Pepinos-do-diabo são membros da família das cabaças (Cucurbitaceae), que também inclui melões, abóboras e abobrinhas. Para chegar ao fundo de como esses pequenos pepinos peludos liberam suas sementes, Chris e seus colegas usaram fotografia de time-lapse, tomografias computadorizadas e uma câmera de alta velocidade capaz de capturar 8.600 quadros por segundo. A ejeção da semente dura apenas 30 milissegundos, muito curto para ser visto a olho nu, de acordo com a declaração.

A equipe também mediu o volume dos pepinos e caules antes e depois que as plantas liberaram suas sementes. Os pesquisadores então alimentaram esses dados em modelos matemáticos para mapear a mecânica e as trajetórias das ejeções de sementes.

Os resultados, publicados na segunda-feira no periódico PNAS, revelam pela primeira vez como pepinos-explosivos expelem suas sementes "com velocidade e precisão notáveis", disse o coautor do estudo Finn Box, pesquisador do grupo de Física de Fluidos e Matéria Mole da Universidade de Manchester, no Reino Unido.

O fluido se acumula dentro dos pepinos por várias semanas, criando assim a pressão necessária para ejetar as sementes. Mas nos dias que antecedem o lançamento, parte do fluido se move para dentro do caule, fazendo com que ele cresça mais longo, mais grosso e mais rígido. Esse processo é "quase inédito no mundo das plantas" e muda o ângulo dos pepinos de uma forma que maximiza a propagação das sementes quando os frutos estouram.

Microssegundos antes do lançamento da semente, a ponta do caule recua para longe dos pepinos, fazendo-os girar enquanto são catapultados para longe. Como resultado desse movimento de torção, os pepinos podem lançar sementes a até 10 metros de distância da planta-mãe a velocidades de 20 metros por segundo.

- "O lançamento explosivo da planta do pepino evoluiu ao longo de gerações para ajudá-la a sobreviver", disse Finn. - "Esses mecanismos permitem que a planta disperse sementes por uma área ampla e reduza a superlotação e a competição entre descendentes e outras plantas vizinhas, garantindo uma melhor chance de sobrevivência para a próxima geração."

De acordo com o estudo, pequenas mudanças nesses mecanismos podem diminuir as chances de sobrevivência das sementes. Em seus modelos, os pesquisadores exploraram as consequências de construir pressão nas frutas sem redistribuir o fluido para o caule, por exemplo, o que levou a uma distribuição mais próxima das sementes ao redor da planta-mãe e reduziu a sobrevivência das mudas.

Os resultados resolvem um mistério antigo, mas também podem inspirar novas tecnologias, como dispositivos médicos que podem ejetar medicamentos sob demanda em locais específicos do corpo.

- "Esta pesquisa oferece aplicações potenciais em engenharia bioinspirada e ciência de materiais, particularmente sistemas de entrega de medicamentos sob demanda", disse Finn.