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Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Como podemos fazer plantações sobreviverem sem água
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À medida que a população mundial aumenta e os efeitos da mudança climática se tornam mais evidentes, temos de alimentar um número cada vez maior de pessoas utilizando menos terras cultiváveis. A bióloga molecular Jill Farrant estuda um fenômeno raro que pode ajudar: "plantas de ressurreição", plantas super-resilientes que parecem voltar do mundo dos mortos. Seriam elas uma promessa para o cultivo de alimentos em um mundo futuro cada vez mais quente e seco?
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
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Creio que o segredo para produzir
culturas extremamente resistentes à seca,
culturas extremamente resistentes à seca,
00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
que contribuirão de alguma forma
para a segurança alimentar no mundo,
para a segurança alimentar no mundo,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
reside nas plantas de ressurreição,
mostradas aqui
num estado extremamente seco.
num estado extremamente seco.
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Vocês podem até achar
que essas plantas estão mortas,
que essas plantas estão mortas,
mas não estão.
00:29
but they're not.
5
17080
1296
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Basta lhes dar água,
00:31
and they will resurrect, green up,
start growing, in 12 to 48 hours.
start growing, in 12 to 48 hours.
7
19880
5440
e elas ressuscitam, ficam viçosas
e começam a crescer em 12 a 48 horas.
e começam a crescer em 12 a 48 horas.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
Mas por que estou sugerindo
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
que produzir culturas resistentes à seca
vai nos proporcionar segurança alimentar?
vai nos proporcionar segurança alimentar?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
Bem, a população atual do mundo
é de cerca de 7 bilhões de habitantes.
é de cerca de 7 bilhões de habitantes.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
E estima-se que, por volta de 2050,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
seremos de 9 a 10 bilhões de pessoas,
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
com grande parte desse crescimento
acontecendo na África.
acontecendo na África.
As organizações mundiais
para alimentação e agricultura
para alimentação e agricultura
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
sugerem que precisamos
de um aumento de 70%
de um aumento de 70%
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
nas práticas agrícolas atuais
para atender a essa demanda.
para atender a essa demanda.
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
Uma vez que as plantas são
a base da cadeia alimentar,
a base da cadeia alimentar,
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
a maior parte disso
terá de vir das plantas.
terá de vir das plantas.
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Esse índice de 70%
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
não considera os potenciais
efeitos da mudança climática.
efeitos da mudança climática.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Isso foi tirado de um estudo feito
por [Aiguo] Dai, publicado em 2011,
por [Aiguo] Dai, publicado em 2011,
em que ele levou em consideração
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
todos os potenciais efeitos
da mudança climática
da mudança climática
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
e os expressou, entre outras coisas,
num aumento da aridez
pela falta ou escassez de chuva.
pela falta ou escassez de chuva.
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
As áreas vermelhas mostradas aqui
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
são áreas que até recentemente
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
têm sido usadas com sucesso
pela agricultura,
pela agricultura,
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
mas não podem mais, pela falta de chuva.
Esta é a situação prevista
para acontecer em 2050.
para acontecer em 2050.
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
Grande parte da África, na verdade,
do mundo, vai estar em apuros.
do mundo, vai estar em apuros.
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
Vamos ter de pensar em alternativas
bem inteligentes de produzir comida.
bem inteligentes de produzir comida.
01:54
We're going to have to think of some
very smart ways of producing food.
very smart ways of producing food.
34
102960
3656
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
E, de preferência, entre elas,
as culturas resistentes à seca.
as culturas resistentes à seca.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
Outro dado importante sobre a África
é que a maior parte de sua agricultura
depende da chuva.
depende da chuva.
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
Produzir culturas resistentes à seca
não é a coisa mais fácil do mundo,
não é a coisa mais fácil do mundo,
02:08
Now, making drought-tolerant crops
is not the easiest thing in the world.
is not the easiest thing in the world.
38
116080
3456
e a razão para isso é a água.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
A água é essencial
para a vida neste planeta.
para a vida neste planeta.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Todos os seres vivos,
que têm um metabolismo ativo,
que têm um metabolismo ativo,
desde os micróbios até vocês e eu,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
são compostos predominantemente pela água.
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Todas as reações biológicas
acontecem na água.
acontecem na água.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
E a perda de uma pequena quantidade
de água resulta na morte.
de água resulta na morte.
Vocês e eu somos 65% de água
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
e, se perdemos 1% disso, morremos.
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Mas podemos fazer mudanças
comportamentais para evitar isso.
comportamentais para evitar isso.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
As plantas não.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Elas estão presas ao solo.
Assim, em princípio, elas têm
um pouco mais de água do que nós,
um pouco mais de água do que nós,
02:43
And so in the first instance they have
a little bit more water than us,
a little bit more water than us,
51
151160
3376
cerca de 95% de água,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
e elas podem perder
um pouco mais do que nós,
um pouco mais do que nós,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
cerca de 10 a 70%, dependendo da espécie,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
mas apenas por curtos períodos de tempo.
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
A maioria delas vai tentar resistir
ou evitar a perda de água.
ou evitar a perda de água.
Assim, um caso extremo
de resistência são as suculentas.
de resistência são as suculentas.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Elas costumam ser pequenas,
muito atraentes,
muito atraentes,
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
mas retêm sua água ao alto custo
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
de crescer extremamente devagar.
Exemplos de escape são encontrados
em árvores e arbustos.
em árvores e arbustos.
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Eles aprofundam suas raízes,
garimpam suprimentos subterrâneos de água
garimpam suprimentos subterrâneos de água
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
e os bombeiam para si constantemente,
para se manterem hidratados.
para se manterem hidratados.
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
A árvore da direita é o baobá.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Também chamada
de "árvore de cabeça para baixo",
de "árvore de cabeça para baixo",
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
simplesmente porque a proporção
das raízes para os galhos é tão grande
das raízes para os galhos é tão grande
que parece que a árvore
foi plantada de cabeça para baixo.
foi plantada de cabeça para baixo.
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
Obviamente as raízes são necessárias
para a hidratação da planta.
para a hidratação da planta.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
Provavelmente, a estratégia mais comum
de escape seja a das plantas anuais.
de escape seja a das plantas anuais.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
As plantas anuais formam a maior parte
do nosso suprimento alimentar.
do nosso suprimento alimentar.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
Na costa oeste do meu país,
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
na maior parte do ano, não vemos
muito crescimento da vegetação.
muito crescimento da vegetação.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
Mas, com a chegada das chuvas
de primavera, temos isto:
de primavera, temos isto:
o florescimento do deserto.
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
A estratégia das plantas anuais
é crescer somente na estação chuvosa.
é crescer somente na estação chuvosa.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
No final da estação,
elas produzem uma semente,
elas produzem uma semente,
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
que é seca, com 8 a 10% de água,
mas cheia de vida.
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
E qualquer coisa seca, mas ainda viva,
chamamos de tolerante à dessecação.
chamamos de tolerante à dessecação.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
No estado dessecado, as sementes
ficam dormentes em ambientes hostis
ficam dormentes em ambientes hostis
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
por longos períodos de tempo.
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
Quando vem a época das chuvas,
elas germinam e crescem,
elas germinam e crescem,
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
e o ciclo todo recomeça.
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Acredita-se que a evolução
das sementes tolerantes à dessecação
das sementes tolerantes à dessecação
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
permitiram a colonização e a propagação
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
de plantas com flores,
ou angiospermas, na terra.
ou angiospermas, na terra.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Mas de volta às plantas anuais
como nossa maior fonte de alimentos,
como nossa maior fonte de alimentos,
trigo, arroz e milho formam 95%
das nossas fontes vegetais de alimento.
das nossas fontes vegetais de alimento.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
E tem sido uma excelente estratégia,
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
pois, num curto espaço de tempo,
podemos produzir muitas sementes.
podemos produzir muitas sementes.
04:50
because in a short space of time
you can produce a lot of seed.
you can produce a lot of seed.
96
278040
3176
Sementes são ricas em energia,
assim, há muitas fontes de calorias,
assim, há muitas fontes de calorias,
04:53
Seeds are energy-rich
so there's a lot of food calories,
so there's a lot of food calories,
97
281240
2620
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
podemos estocá-las em tempos
de fartura para tempos de fome,
de fartura para tempos de fome,
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
mas há um lado negativo.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
Os tecidos vegetativos,
as raízes e folhas das anuais,
as raízes e folhas das anuais,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
não têm muitos recursos inerentes
de resistência, escape e tolerância.
de resistência, escape e tolerância.
05:06
do not have much
102
294160
1256
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
Simplesmente não precisam deles.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Elas crescem na estação chuvosa
e têm uma semente
e têm uma semente
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
05:14
and they've got a seed
to help them survive the rest of the year.
to help them survive the rest of the year.
106
302320
3376
para ajudá-las a sobreviver
no resto do ano.
no resto do ano.
E, assim, apesar dos esforços
conjuntos na agricultura
conjuntos na agricultura
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
para produzir culturas
com propriedades melhoradas
com propriedades melhoradas
de resistência, escape e tolerância,
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
particularmente resistência e escape,
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
pois tivemos bons modelos
para entender como elas funcionam,
para entender como elas funcionam,
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
ainda vemos imagens assim:
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
cultura de milho na África,
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
duas semanas sem chuva,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
e a cultura morre.
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
Existe uma solução:
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
plantas de ressurreição.
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Essas plantas podem perder
95% de suas células de água,
95% de suas células de água,
permanecer num estado de seca
e morte por meses ou anos
e morte por meses ou anos
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
e, se lhes dermos água, elas vicejam
e começam a crescer novamente.
e começam a crescer novamente.
05:49
and give them water,
120
337000
1736
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Como as sementes, elas são
tolerantes à dessecação.
tolerantes à dessecação.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Como as sementes, elas podem
suportar condições ambientais hostis.
suportar condições ambientais hostis.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
E isso é um fenômeno realmente raro.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Existem apenas 135 espécies de plantas
floríferas que conseguem fazer isso.
floríferas que conseguem fazer isso.
Eis um vídeo do processo de ressurreição
daquelas três espécies naquela ordem.
daquelas três espécies naquela ordem.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
06:12
in that order.
128
360280
1216
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
Embaixo, há um eixo temporal, para verem
a rapidez com que isso acontece.
a rapidez com que isso acontece.
06:14
there's a time axis
so you can see how quickly it happens.
so you can see how quickly it happens.
130
362800
2736
(Aplausos)
06:56
(Applause)
131
404160
2040
Impressionante, não é?
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Assim, gastei pelo menos 21 anos
tentando entender como elas fazem isso.
tentando entender como elas fazem isso.
07:03
So I've spent the last 21 years
trying to understand how they do this.
trying to understand how they do this.
133
411800
4216
Como essas plantam secam sem morrer?
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
E trabalhei com diversos tipos
de plantas de ressurreição,
de plantas de ressurreição,
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
aqui mostradas em estados
hidratados e desidratados,
hidratados e desidratados,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
por diversas razões.
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
Uma delas é que cada uma dessas plantas
serve como um modelo
serve como um modelo
07:17
One of them is that each
of these plants serves as a model
of these plants serves as a model
138
425800
2856
para uma cultura que gostaria
de tornar tolerante à seca.
de tornar tolerante à seca.
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
Assim, no alto, à esquerda,
por exemplo, tem um capim,
por exemplo, tem um capim,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
chamado "Eragrostis nindensis",
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
que tem uma parente próxima
chamada "Eragrostis tef",
chamada "Eragrostis tef",
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
provavelmente conhecida por "teff",
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
que é um alimento comum
na Etiópia, sem glúten.
na Etiópia, sem glúten.
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
É algo que gostaríamos
de tornar resistente à seca.
de tornar resistente à seca.
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
A outra razão para examinar
uma série de plantas
uma série de plantas
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
é que, pelo menos de início,
eu queria saber se todas faziam o mesmo.
eu queria saber se todas faziam o mesmo.
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
Todas usam os mesmos mecanismos
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
para serem capazes de perder
essa água toda e não morrer?
essa água toda e não morrer?
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
Então, eu me dediquei à abordagem
chamada biologia sistêmica
chamada biologia sistêmica
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
para conseguir um entendimento amplo
da tolerância à dessecação,
da tolerância à dessecação,
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
na qual estudamos todos os níveis,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
do molecular até a planta toda,
o nível ecofisiológico.
o nível ecofisiológico.
Por exemplo, mudanças
na autonomia da planta
na autonomia da planta
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
enquanto elas secam e sua ultraestrutura.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
Estudamos o transcritoma, que é apenas
um termo para uma tecnologia
um termo para uma tecnologia
08:05
We look at the transcriptome,
which is just a term for a technology
which is just a term for a technology
160
473800
3176
na qual investigamos os genes que ligam
ou desligam em resposta à secagem.
ou desligam em resposta à secagem.
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
Como a maioria dos genes codificam
proteínas, estudamos o proteoma.
proteínas, estudamos o proteoma.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
Quais são as proteínas produzidas
em resposta à secagem?
em resposta à secagem?
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
Algumas proteínas codificam
enzimas produtoras de metabólitos,
enzimas produtoras de metabólitos,
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
então, estudamos o metaboloma.
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
Isso é importante, pois as plantas
estão presas ao solo.
estão presas ao solo.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Elas usam o que chamo de arsenal
químico altamente sintonizado
químico altamente sintonizado
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
para se proteger de todos
os estresses de seu ambiente.
os estresses de seu ambiente.
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Então é importante estudarmos
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
as mudanças químicas
envolvidas na secagem.
envolvidas na secagem.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
E, no último estudo que fazemos
no nível molecular,
no nível molecular,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
ou seja, o lipidoma, o lipídeo
muda em resposta à secagem.
muda em resposta à secagem.
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
08:46
And that's also important
175
514559
1257
E isso também é importante,
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
pois todas as membranas biológicas
são feitas de lipídios.
são feitas de lipídios.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Funcionam como membranas
por estarem dentro da água.
por estarem dentro da água.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
Se tirarmos a água,
as membranas desaparecem.
as membranas desaparecem.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Os lipídios também atuam
como sinais para ligar os genes.
como sinais para ligar os genes.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
Então, usamos estudos
fisiológicos e bioquímicos
fisiológicos e bioquímicos
para tentar perceber a função
dos possíveis protetores
dos possíveis protetores
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
que descobrimos em nossos outros estudos.
Daí, usamos tudo isso para tentar entender
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
como a planta interage
com esse ambiente natural.
com esse ambiente natural.
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Sempre tive a filosofia de que precisava
de um amplo entendimento
de um amplo entendimento
dos mecanismos da tolerância à dessecação
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
para fazer uma sugestão significativa
para uma aplicação biótica.
para uma aplicação biótica.
Tenho certeza de que alguns estão
pensando: "Por aplicação biótica,
pensando: "Por aplicação biótica,
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
ela quer dizer que vai produzir
culturas geneticamente modificadas?"
culturas geneticamente modificadas?"
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
E a resposta para esta pergunta é:
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
depende da sua definição
de modificação genética.
de modificação genética.
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
Todas as culturas que comemos
hoje, trigo, arroz e milho,
hoje, trigo, arroz e milho,
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
são altamente geneticamente modificadas
em relação a suas antepassadas,
em relação a suas antepassadas,
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
mas não são consideradas GMs, pois estão
sendo produzidas de forma convencional.
sendo produzidas de forma convencional.
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
Se querem saber se vou colocar genes
de planta de ressurreição nas culturas,
de planta de ressurreição nas culturas,
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
a resposta é sim.
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Ao longo do tempo,
tentamos essa abordagem.
tentamos essa abordagem.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Mais precisamente,
alguns de meus colaboradores da UCT,
alguns de meus colaboradores da UCT,
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
foram pioneiros nessa abordagem,
foram pioneiros nessa abordagem,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
cujos dados vou mostrar daqui a pouco.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Mas estamos a ponto de embarcar
numa abordagem extremamente ambiciosa,
numa abordagem extremamente ambiciosa,
na qual pretendemos ativar
uma série completa de genes
uma série completa de genes
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
já presentes em todas as culturas.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Eles apenas não são ativados
sob condições de seca extrema.
sob condições de seca extrema.
Vou deixar que vocês decidam
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
se eles deveriam
ser chamados de GM ou não.
ser chamados de GM ou não.
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
Agora, simplesmente vou lhes dar
alguns dados dessa primeira abordagem.
alguns dados dessa primeira abordagem.
10:27
I'm going to now just give you
some of the data from that first approach.
some of the data from that first approach.
210
615560
3456
E, para fazer isso,
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
tenho de explicar um pouco
como os genes funcionam.
como os genes funcionam.
Provavelmente vocês sabem que os genes
são feitos de uma cadeia dupla de DNA.
são feitos de uma cadeia dupla de DNA.
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
É enrolado bem apertado nos cromossomos
10:40
that are present in every cell
of your body or in a plant's body.
of your body or in a plant's body.
216
628320
3160
que estão presentes em todas as células
do nosso corpo ou das plantas.
do nosso corpo ou das plantas.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Se desenrolarmos esse DNA, temos os genes.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
E cada gene tem um promotor,
que é um botão liga-desliga,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
a região codificadora do gene,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
e um terminador, que indica
o fim daquele gene e o início do próximo.
o fim daquele gene e o início do próximo.
10:55
which indicates that this is the end
of this gene, the next gene will start.
of this gene, the next gene will start.
222
643440
3600
Mas promotores não são
simples botões liga-desliga.
simples botões liga-desliga.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Eles normalmente demandam
muita sintonia fina,
muita sintonia fina,
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
11:05
lots of things to be present and correct
before that gene is switched on.
before that gene is switched on.
225
653360
4040
muitas coisas que devem estar presentes
e corretas antes de o gene ser ativado.
e corretas antes de o gene ser ativado.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
Assim, o que acontece geralmente
em estudos biotécnicos
em estudos biotécnicos
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
é que usamos um promotor induzível,
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
sabemos como ligá-lo.
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
Acoplamos isso aos genes de interesse,
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
colocamos isso numa planta
e observamos como ela reage.
e observamos como ela reage.
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
No estudo sobre o qual vou falar,
meus colaboradores usaram
um promotor indutor de secagem,
um promotor indutor de secagem,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
que descobrimos
numa planta de ressurreição.
numa planta de ressurreição.
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
O bom desse promotor
é que não precisamos fazer nada.
é que não precisamos fazer nada.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
A própria planta sente a seca.
E usamos isso para introduzir genes
antioxidantes de plantas de ressurreição.
antioxidantes de plantas de ressurreição.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Por que genes antioxidantes?
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Bem, todos os estresses,
particularmente o estresse da seca,
particularmente o estresse da seca,
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
resultam na formação de radicais livres,
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
ou espécies de oxigênio reativo,
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
que são altamente danosos
e podem causar a morte da cultura.
e podem causar a morte da cultura.
Os antioxidantes detêm o dano.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Eis alguns dados de uma variedade
de milho bem popular na África.
de milho bem popular na África.
11:57
So here's some data from a maize strain
that's very popularly used in Africa.
that's very popularly used in Africa.
243
705360
3896
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
À esquerda da flecha,
estão plantas sem os genes,
estão plantas sem os genes,
12:04
to the right --
245
712600
1256
à direita,
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
plantas com os genes antioxidantes.
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Depois de três semanas sem irrigação,
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
aquelas com os genes se saem muito melhor.
Vamos agora à abordagem final.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Minha pesquisa mostrou
uma semelhança considerável
uma semelhança considerável
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
entre os mecanismos
de tolerância à dessecação
de tolerância à dessecação
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
em sementes e plantas de ressurreição.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
Aí, eu pergunto: elas estão usando
os mesmos genes?
os mesmos genes?
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
Ou, dito de uma outra forma,
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
as plantas de ressurreição
estão usando em suas raízes e folhas
estão usando em suas raízes e folhas
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
genes da tolerância à dessecação
que evoluíram das sementes?
que evoluíram das sementes?
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Será que nas plantas de ressurreição
a função dos genes da semente
foi transferida para suas raízes e folhas?
foi transferida para suas raízes e folhas?
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
E respondo a essa pergunta,
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
como resultado de muita
pesquisa do meu grupo
pesquisa do meu grupo
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
e recentes colaborações do grupo
de Henk Hilhorst, na Holanda,
de Henk Hilhorst, na Holanda,
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
Mel Oliver, nos Estados Unidos,
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
e Julia Buitink, na França.
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
A resposta é sim, existe um grupo básico
de genes envolvidos em ambos.
de genes envolvidos em ambos.
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
Vou dar um exemplo bem básico
disso com o milho,
disso com o milho,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
em que os cromossomos
abaixo do botão de desligar
abaixo do botão de desligar
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
representam todos os genes necessários
para a tolerância à dessecação.
para a tolerância à dessecação.
À medida que as sementes do milho secam,
no fim de seu período de desenvolvimento,
no fim de seu período de desenvolvimento,
13:05
So as maize seeds dried out
at the end of their period of development,
at the end of their period of development,
269
773680
4256
elas ativam esses genes.
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
As plantas de ressurreição ativam
os mesmos genes quando secam.
os mesmos genes quando secam.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
Portanto, todas as culturas modernas
têm esses genes em suas raízes e folhas,
têm esses genes em suas raízes e folhas,
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
mas elas simplesmente não os ativam.
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
Elas somente os ativam
no tecido das sementes.
no tecido das sementes.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
Por isso, agora estamos tentando
entender os sinais ambientais e celulares
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
que ativam esses genes
nas plantas de ressurreição,
nas plantas de ressurreição,
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
para repetir o processo nas culturas.
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
E um pensamento final.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
O que estamos tentando fazer
de forma bem rápida
de forma bem rápida
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
é repetir o que a natureza fez
na evolução das plantas de ressurreição
na evolução das plantas de ressurreição
cerca de 10 a 40 milhões de anos atrás.
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
Minhas plantas e eu agradecemos a atenção!
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biologyJill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.
Why you should listen
A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.
Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.
Jill Farrant | Speaker | TED.com