Genes saltadores: a ciência por trás do fungo que ameaça o café mundial

Para quem depende de café para começar o dia, a murcha do café pode ser a doença mais importante da qual você nunca ouviu falar. Esse fungo tem remodelado o suprimento global de café no último século, com consequências que vão das fazendas africanas aos balcões das cafeterias.

A infecção pelo fungo Fusarium xylarioides resulta em uma “murcha” característica ao bloquear a capacidade da planta de transportar água, o que acaba matando o cafeeiro.

Desde a década de 1990, os surtos custaram mais de US$ 1 bilhão (R$ 5,24 bilhões), forçando o fechamento de inúmeras fazendas. Em Uganda, a produção só se recuperou em 2020, décadas após a detecção inicial. Em 2023, pesquisadores encontraram evidências de que a doença ressurgiu em todas as regiões produtoras da Costa do Marfim.

Estudar a genética dos patógenos é crucial para entender por que essa doença retorna e como evitar um novo surto de grandes proporções.

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Ascensão e queda da murcha do café na África

Os surtos afetaram as duas espécies que dominam o mercado global: arábica e robusta. Identificada pela primeira vez em 1927, a doença dizimou variedades na África Ocidental e Central. Embora o uso de plantações de robusta resistentes tenha ajudado nos anos 1950, o alívio foi curto.

A doença reemergiu nos anos 1970 no café robusta e, em meados de 1990, a produção entrou em colapso em países como a República Democrática do Congo. Paralelamente, a doença foi identificada no café arábica na Etiópia em 1950, tornando-se generalizada nos anos 1970.

Embora a murcha esteja atualmente em níveis baixos e controláveis, qualquer ressurgimento futuro seria catastrófico para a produção africana e representa uma ameaça para produtores na Ásia e nas Américas.

Novos tipos de doenças emergem

A murcha do café evoluiu junto com a própria planta. Como os humanos, as plantas têm um sistema imunológico, mas a constante pressão evolutiva permite que os patógenos superem essas defesas em uma verdadeira “corrida armamentista genética“.

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A ascensão da agricultura moderna levou a monoculturas de culturas geneticamente uniformes. Embora aumentem a produção, elas tornam as plantas mais vulneráveis. O uso de fungicidas oferece proteção fraca para centenas de acres de plantas idênticas, facilitando a evolução de novos patógenos.

É provável que a dependência de monoculturas tenha acelerado a evolução de novos tipos de patógenos capazes de superar a resistência das plantas, tornando as colheitas mais suscetíveis.

Ressuscitando linhagens fúngicas

Entender o passado é essencial para evitar pandemias vegetais futuras. Em minha pesquisa, busquei “ressuscitar” linhagens históricas do fungo Fusarium xylarioides de bibliotecas de fungos para explorar as mudanças genéticas que permitiram ao patógeno focar em diferentes tipos de café.

Um patógeno ganha vantagem ao gerar novos genes, seja rearranjando sua sequência de DNA ou movendo sequências entre organismos, processo chamado transferência horizontal de genes. Isso cria genes efetores que permitem infectar o hospedeiro.

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Lily Pack, pesquisadora de pós-doutorado em Biologia Evolutiva, Universidade da Califórnia, Los Angelesp sequenciou seis genomas completos de linhagens de surtos anteriores e posteriores à década de 1970. Ela descobriu que as linhagens específicas para arábica ou robusta eram geneticamente diferentes, com a maioria das diferenças herdadas de pais para filhos (herança vertical).

Genes que saltam entre espécies

No entanto, Peck também descobriu que várias regiões do genoma do F. xylarioides foram adquiridas horizontalmente do F. oxysporum, um patógeno global que infecta mais de 120 culturas, incluindo bananas e tomates.

A pesquisadora encontrou várias evidências substanciais de transferência de genes causadores de doenças através de componentes genéticos gigantes chamados Starships. Esses “genes saltadores” carregam sua própria maquinaria molecular, permitindo que se movam entre genomas, levando consigo genes de virulência e metabolismo.

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Regiões genéticas altamente semelhantes, incluindo Starships e genes efetores ativos, moveram-se do F. oxysporum para o F. xylarioides. Isso sugere que esses genes foram “ganhos” para permitir a adaptação a novos hospedeiros de café.

Armando agricultores com conhecimento

Hoje, um terço de todas as colheitas globais é perdido para pragas e doenças. Reduzir a propagação de novos surtos é central para equilibrar a produtividade agrícola e a proteção ambiental.

Muitas espécies de plantas ao redor de pequenas fazendas de café na África Subsaariana podem atuar como reservatórios de doenças. Isso inclui bananeiras e ervas daninhas Solanum (da família do tomate), que são suscetíveis à infecção fúngica.

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As práticas agrícolas humanas podem ter criado um nicho artificial onde cafeeiros entram em contato próximo com essas outras plantas. Se os fungos trocam material genético com frequência, isso acelera a adaptação do patógeno.

Identificar quais plantas servem de hospedeiros pode dar aos agricultores opções práticas, como o manejo direcionado de ervas daninhas ou evitar o plantio de culturas vulneráveis lado a lado, reduzindo o risco para o café.

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