Em meio a névoa fria e rocha de lava negra, a botânica Vicki Funk pega uma haste de uma planta havaiana amarela chamada ilima ( Sida fallax ). “Quando a lava sai para o oceano, é isso que coloniza novas ilhas”, explica ela.
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Funk, pesquisador do Museu Nacional Smithsonian de História Natural, está muito distante do Havaí. Em vez disso, ela está em um quarto no jardim de inverno com paredes de vidro do Jardim Botânico dos EUA em Washington, DC Depois de rapidamente bater o caule em uma folha de papel fino, Funk acrescenta ao seu arquivo acinzentado de plantas prensadas. Cada um é preservado entre papel e papelão, reservado por ripas de madeira e amarrado com tiras laranja brilhantes. Enquanto isso, estudantes do ensino médio e do colégio, em seu laboratório, cortam uma amostra de tecido da mesma planta e rapidamente a colocam em um tubo de ensaio que é armazenado em um caldeirão borbulhante de nitrogênio líquido. Para ilima, a velocidade é da essência. “O DNA começa a se degradar quase imediatamente”, explica Funk.
Na quarta-feira, Funk e seu esquadrão se deslocaram pelo jardim pegando amostras de outras plantas também - um cacaueiro, uma babosa de floco de neve e uma planta de formigas, entre outras. Seu trabalho faz parte da Global Genome Initiative (GGI) do Smithsonian, que deu início a um enorme projeto de jardim de verão nesta semana.
Sida fallax ou 'ilima vive em um habitat de rocha vulcânica no conservatório do Jardim Botânico dos EUA, longe de sua casa natal no Havaí. (Hilary-Morgan Watt, Instituto Smithsoniano) O GGI foi lançado há dois anos e seu objetivo é preservar metade da biodiversidade mundial em repositórios em todo o mundo. Para atingir este objetivo, os pesquisadores coletaram e catalogaram plantas, animais e insetos em expedições de campo ao redor do globo. "Pense nisso como a biologia da conservação do século 21", diz Jon Coddington, um entomologista do museu que supervisiona o projeto.
Para as plantas, isso significa fundir a velha escola com novas técnicas de coleta escolar. Botânicos há muito tempo usam prensas de plantas de madeira para documentar folhas, flores e até mesmo raízes em uma amostra tradicional de herbário. Agora, suspendendo amostras de tecido em sílica gel e congelando-as em nitrogênio líquido, elas podem entender melhor os segredos genéticos da planta. As amostras prensadas serão secas para matar quaisquer percevejos, enquanto amostras de tecido serão armazenadas em câmaras criogênicas gigantes no Centro de Apoio ao Museu da Instituição em Suitland, Maryland.
Amostras de herbário prensadas só podem nos dizer muito sobre as plantas porque o DNA delas se degrada com o tempo. Preservar a genética de uma planta abre uma série de possibilidades de pesquisa, mas “o acesso ao material de qualidade genômica é o passo mais limitante na genômica de plantas”, diz Coddington. A melhor maneira de preservar o DNA é congelá-lo em nitrogênio líquido e armazená-lo em instalações como o repositório criogênico da Instituição - um dos maiores do gênero.
Amostras de tecido de plantas do projeto GGI Gardens serão armazenadas em enormes tanques criogênicos cheios de nitrogênio líquido. Esses freezers abaixo de zero podem armazenar até 4 milhões de amostras. (Donald E. Hurlbert, Smithsonian) Os pesquisadores sabem muito sobre as plantas úteis para os seres humanos, mas existem grandes lacunas na árvore genealógica da planta. O sequenciamento de uma pletora de genomas de plantas pode preencher essas lacunas. Felizmente, a tecnologia para fazer isso ficou muito mais barata e rápida na última década. “Levou dez anos para sequenciar o genoma humano. Agora você pode fazer isso em cerca de uma hora ”, diz John Kress, um botânico do museu e subsecretário de ciência do Smithsonian.
Neste momento, os pesquisadores têm amostras genômicas de cerca de três por cento dos gêneros de plantas em todo o mundo. No decorrer do verão, as equipes de campo - apenas coletando em jardins e parques na área de Washington, DC - se esforçarão para coletar metade das famílias de plantas do mundo. Em seguida, eles levarão o projeto para outros jardins botânicos. Nos próximos dois anos, os cientistas esperam coletar amostras de metade dos gêneros de plantas que habitam a Terra. "De 3 a 50%, isso é uma grande diferença", diz Coddington.
Sequenciamento de tantas plantas levaria algum tempo, no entanto. Por enquanto, a GGI quer apenas colocar as amostras no gelo. Para facilitar a identificação, eles criam um código de barras de DNA para cada amostra, sequenciando dois genes que variam de uma planta para outra. As amostras serão preservadas em um banco de dados on-line e estarão disponíveis para entusiastas de plantas e pesquisadores em todo o mundo. Por enquanto, essa biblioteca pode ajudar a identificar plantas em todo o mundo e, para finalizar, os cientistas podem usá-la para sequenciar e estudar genomas inteiros de plantas.
Um jardim botânico pode parecer um local de campo incomum. Normalmente, imagina-se botânicos percorrendo selvas e escalando montanhas para coletar plantas raras e desconhecidas. O estudante de pós-graduação em botânica e funk Morgan Gostel viajou para grandes altitudes nos Andes para coletar espécimes de plantas, às vezes acampando abaixo de temperaturas congelantes e transportando tanques de nitrogênio líquido para as montanhas. Esta expedição de campo mantém-nos muito mais perto de casa, com um clima decididamente melhor e muitas opções de almoço de comida hip-food. No entanto, “o trabalho sujo de fazer a coleção não é realmente diferente do que você faria no campo”, observa Gostel.
Sarah Gabler pega uma amostra de tecido de uma genciana de fidalgo ( Sabatia kennedyuana Fernald ). Os tubos de ensaio são embrulhados em papel alumínio e colocados em um tanque de nitrogênio líquido portátil. (Jardim Botânico dos EUA) 
Kristen Van Neste e Vicki Funk pressionam um exemplar de genciana rosa plymouth com flores rosa. As plantas foram selecionadas para amostragem baseada em floração sazonal. (Jardim Botânico dos EUA) 
Funk e sua equipe caçam plantas para experimentar no USBG. (Helen Thompson) 
Vicky Funk corta uma amostra de aloe floco de neve raro ( Aloe rauhii ), que é nativo de Madagascar. (Hilary-Morgan Watt, Instituto Smithsoniano) 
Uma amostra do aloés do floco de neve espera ser aplainada na prensa da fábrica de Funk. Ao criar uma prensagem, os pesquisadores tentam incluir o maior número de partes da planta, de flores a raízes. (Helen Thompson) 
Sarah Gabler e Vicki Funk soltam um tubo de ensaio contendo uma amostra de tecido de uma formiga ( Hydnophytum formicarum ) em seu tanque de nitrogênio líquido. Minúsculas formigas habitam os caules desta planta. (Jardim Botânico dos EUA) 
O curador de plantas Bill McLaughlin, do Jardim Botânico dos EUA, segura uma semente de um cacaueiro ( Theobroma cacao ), uma das várias plantas coletadas na manifestação de quarta-feira. Alguns genomas de plantas úteis à agricultura humana, como o cacau, já foram seqüenciados. (James Di Loreto, Smithsonian Institution) 
Estagiários (da esquerda para a direita) Sarah Gabler, Asia Hill e Kristen Van Neste observam enquanto Vicki Funk (à direita) aperta a planta para preservar uma amostra de uma planta chamada plymouth rose genciana ( Sabatia kennedyuana Fernald ) no Jardim Botânico dos EUA em 8 de julho de 2015. A equipe também anotou e tirou fotos com as amostras prensadas e congeladas coletadas. (James Di Loreto, Smithsonian Institution) 
Sarah Gabler, Kristen Van Neste, Vicki Funk, Asia Hill e Morgan Gostel fazem uma pausa nas estações de amostragem para posar para uma foto de grupo do lado de fora do conservatório do Jardim Botânico dos EUA. (James Di Loreto, Smithsonian Institution) Então, por que o local não ortodoxo? Como museus de plantas vivas, os jardins estão em um local ideal para preencher essas lacunas com amostras bem documentadas preparadas para o sequenciamento genômico. “Os jardins botânicos têm reunido coleções como essa, em alguns casos, por centenas de anos, até mesmo na Renascença”, diz o diretor do jardim, Ari Novy. Os jardins também servem como organizações guarda-chuva para grupos envolvidos na descoberta de espécies. Alguns abrigam bancos de sementes e se especializam em tipos específicos de plantas.
Os pesquisadores podem aprender todo tipo de coisas, desde amostras de sementes e tecidos, desde identificar espécies invasoras até responder a grandes questões sobre a evolução das plantas. “É ilimitado”, observa Félix Forest, biólogo evolucionário de plantas do Kew Royal Botanical Gardens, no Reino Unido. Kew está trabalhando em um projeto semelhante para preservar amostras genéticas de 25% das espécies de plantas selvagens até 2020.
GGI e Kew fazem parte de um movimento maior para preservar a diversidade de plantas em biorrepositórios, como a instalação criogênica do Smithsonian e o cofre de sementes Antártico de Svalbard. Eles se uniram a organizações semelhantes para formar a Rede Global de Biodiversidade do Genoma (GGBN).
Qual é a pressa? "Idealmente, você gostaria de preservar um espécime vivo, mas isso está se tornando menos viável", diz Coddington. No mês passado, pesquisadores sugeriram que a Terra já está no meio de seu sexto evento de extinção em massa. Com a destruição do habitat e uma série de ameaças relacionadas à mudança climática no horizonte, os cientistas querem preservar algumas amostras enquanto ainda podem. “Há uma certa urgência nisso”, acrescenta Kress.
Preservar esses genomas agora pode nos ajudar a aprender com eles no futuro. Forest concorda: "Se tivermos essa diversidade genética preservada em algum tipo de moda, poderemos voltar a ela em 20 anos". Além de aprender com o DNA de plantas, os pesquisadores podem até mesmo ressuscitar plantas extintas. A idéia de trazer uma espécie de volta da morte vem naturalmente com controvérsia, mas não vamos nos antecipar. Forest adverte: “Este não é Jurassic Park - ainda. Mas a tecnologia está se movendo tão rápido que quem sabe o que poderíamos fazer com um tubo de DNA daqui a 20 anos ”.
