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Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Como podemos conseguir que as culturas sobrevivam sem água
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À medida que a população mundial aumenta e os efeitos da alteração climática assumem maior relevo, teremos que alimentar mais pessoas com menos solo arável. A bióloga molecular Jill Farrant estuda um fenómeno raro que pode ajudar: "plantas que ressuscitam" — plantas extremamente resistentes que parecem regressar dos mortos. Serão uma promessa para cultivos num mundo futuro, mais quente e mais 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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00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
Creio que o segredo para produzir
culturas muito resistentes às secas,
culturas muito resistentes às secas,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
que têm que existir para garantir
a segurança alimentar no mundo,
a segurança alimentar no mundo,
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
reside nas plantas que ressuscitam,
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
representadas aqui,
num estado extremamente seco.
num estado extremamente seco.
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Podem pensar que estas plantas
estão mortas,
estão mortas,
00:29
but they're not.
5
17080
1296
mas não estão.
00:30
Give them water,
6
18400
1456
Deem-lhes água e elas ressuscitarão,
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
ficarão verdes, começarão a crescer
ao fim de 12 a 48 horas.
ao fim de 12 a 48 horas.
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
Porque é que eu sugiro que a produção
de culturas resistentes às secas
de culturas resistentes às secas
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
ajudarão a segurança alimentar?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
A atual população mundial
situa-se à volta de sete mil milhões.
situa-se à volta de sete mil milhões.
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
Calcula-se que, por volta de 2050,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
seremos entre 9 a 10 mil milhões de pessoas.
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
O grosso deste crescimento
ocorrerá em África.
ocorrerá em África.
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
As organizações alimentares
e agrícolas mundiais
e agrícolas mundiais
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
têm sugerido que precisamos
de 70% de aumento
de 70% de aumento
na prática atual da agricultura
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
para satisfazer essa procura.
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
Dado que essas plantas
são a base da cadeia alimentar,
são a base da cadeia alimentar,
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
a maior parte terá
que ter origem nas plantas.
que ter origem nas plantas.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Mas esta percentagem 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 tem em consideração
os efeitos possíveis da alteração climática.
os efeitos possíveis da alteração climática.
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
Isto é retirado de um estudo de Dai,
publicado em 2011,
publicado em 2011,
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
em que ele teve em consideração
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
todos os efeitos possíveis
da alteração climática
da alteração climática
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
e traduziu-os
— entre outras coisas —
— entre outras coisas —
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
numa aridez acrescida devido
à falta de chuvas ou a chuvas escassas.
à falta de chuvas ou a chuvas escassas.
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
As áreas a vermelho que aqui se veem
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
são áreas que, até há pouco tempo,
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
eram utilizadas com êxito
para a agricultura
para a agricultura
mas já deixaram de o ser
por causa da falta de precipitação.
por causa da falta de precipitação.
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
Esta é a situação que se prevê
venha a acontecer em 2050.
venha a acontecer em 2050.
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
Grande parte de África,
ou melhor, grande parte do mundo
ou melhor, grande parte do mundo
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
vai ter problemas.
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
Vamos ter que pensar em formas
inteligentes de produzir alimentos.
inteligentes de produzir alimentos.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
E, entre elas, de preferência
culturas resistentes à seca.
culturas resistentes à seca.
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
Outra coisa a não esquecer
sobre a África
sobre a África
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
é que a maior parte da sua agricultura
depende da chuva.
depende da chuva.
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
Ora bem, fazer culturas resistentes à seca
não é uma coisa muito fácil.
não é uma coisa muito fácil.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
A razão para isso é a água.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
A água é essencial à vida neste planeta.
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
Todos os organismos vivos,
que metabolizam ativamente,
que metabolizam ativamente,
desde os micróbios a todos nós,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
são formados predominantemente
por água.
por água.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Todas as reações da vida
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
A perda duma pequena quantidade de água
traduz-se na morte.
traduz-se na morte.
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Nós somos formados por 65% de água
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
— se perdermos 1%, 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 impedir isso.
comportamentais para impedir isso.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
As plantas não podem.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Estão presas ao solo.
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
Portanto, para começar,
elas têm um pouco mais água do que nós,
elas têm um pouco mais água do que nós,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
têm cerca de 95% de água
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
e podem perder um pouco mais do que nós,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
cerca de 10 a 70%,
consoante as espécies,
consoante as espécies,
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
mas só durante pequenos períodos.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
A maior parte delas vão tentar
resistir ou impedir a perda de água.
resistir ou impedir a perda de água.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Encontramos exemplos extremos
de resistência nas plantas suculentas.
de resistência nas plantas suculentas.
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
São habitualmente pequenas,
muito atraentes,
muito atraentes,
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
mas retêm a sua água
com tanta dificuldade
com tanta dificuldade
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
que crescem extremamente devagar.
Encontramos exemplos de contenção
de perda de água nas árvores e arbustos.
de perda de água nas 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
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
Desenvolvem raízes muito profundas,
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
procuram fontes de águas subterrâneas
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
e mantêm-se ligadas a elas
permanentemente.
permanentemente.
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
para se manterem hidratadas.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
Esta da direita chama-se baobá.
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
Também lhe chamam
a árvore de pernas para o ar,
a árvore de pernas para o ar,
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
porque a proporção das raízes
em relação aos rebentos é tão grande
em relação aos rebentos é tão grande
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
que parece que a árvore
foi plantada ao contrário.
foi plantada ao contrário.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
Claro que as raízes são necessárias
para a hidratação da planta.
para a hidratação da planta.
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Provavelmente, é nas plantas anuais
que encontramos
a estratégia mais vulgar de contenção
a estratégia mais vulgar de contenção
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
As plantas anuais formam o grosso
das nossas plantas alimentares.
das nossas plantas alimentares.
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
Por toda a 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
durante a maior parte do ano,
não vemos grande crescimento de vegetação.
não vemos grande crescimento de vegetação.
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
Mas quando chegam as chuvas
da primavera, assistimos a isto:
da primavera, assistimos a isto:
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
o deserto floresce.
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
A estratégia das plantas anuais
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
é crescer apenas na estação das chuvas.
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
No final de cada estação,
produzem uma semente,
produzem uma semente,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
que é seca, com 8 a 10% de água,
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
mas muito cheia de vida.
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
Chamamos "resistente à seca"
tudo o que é seco e mantém vida.
tudo o que é seco e mantém vida.
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
No estado ressequido,
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
as sementes mantêm-se
em ambientes rigorosos
em ambientes rigorosos
durante prolongados períodos de tempo.
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
Quando chega a estação chuvosa seguinte,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
germinam e crescem
e todo o ciclo recomeça.
e todo o ciclo recomeça.
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Crê-se que a evolução das sementes
resistentes à seca
resistentes à seca
permitiu a colonização
e a disseminação no terreno
e a disseminação no terreno
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
de plantas que dão flor
— as angiospermas.
— as angiospermas.
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Mas voltemos às plantas anuais
enquanto principal forma de alimento.
enquanto principal forma de alimento.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
O trigo, o arroz e o milho formam 95%
dos nossos alimentos à base de plantas.
dos nossos alimentos à base de plantas.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
Tem sido uma boa estratégia
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
porque, num curto espaço de tempo,
podemos produzir muitas sementes.
podemos produzir muitas sementes.
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
As sementes são ricas em energia,
portanto há muitas calorias alimentares
portanto há muitas calorias alimentares
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
que podemos guardar em épocas
de abundância para as épocas de fome.
de abundância para as épocas de fome.
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
Mas há um inconveniente.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
Os tecidos vegetativos,
as raízes e folhas das plantas anuais
as raízes e folhas das plantas anuais
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
05:06
do not have much
102
294160
1256
não têm muitas características inerentes
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
de resistência, de contenção ou tolerância.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
A verdade é que não precisam disso.
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
Crescem na estação das chuvas
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
e têm uma semente que as ajuda
a sobreviver no resto do ano.
a sobreviver no resto do ano.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
Por isso, apesar dos esforços
concertados na agricultura
concertados na agricultura
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
para fomentar culturas
com propriedades melhoradas,
com propriedades melhoradas,
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
especialmente de resistência,
contenção e tolerância
contenção e tolerância
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
— porque tivemos bons modelos
para percebermos como funcionam —
para percebermos como funcionam —
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
continuamos a ver imagens como esta.
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
A cultura do milho em África,
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
após duas semanas sem chuvas,
está morta.
está morta.
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
Mas há uma solução:
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
plantas que ressuscitam.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Estas plantas podem perder 95%
da sua água celular,
da sua água celular,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
mantendo-se num estado seco,
como mortas, durante meses ou anos.
como mortas, durante meses ou anos.
05:49
and give them water,
120
337000
1736
Damos-lhes água
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
e elas reverdecem
e começam a crescer outra vez.
e começam a crescer outra vez.
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Tal como as sementes,
são resistentes à seca.
são resistentes à seca.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
Tal como as sementes, podem aguentar
condições ambientais rigorosas.
condições ambientais rigorosas.
Isto é um fenómeno raro.
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Das plantas que dão flor
só 135 conseguem fazer isso.
só 135 conseguem fazer isso.
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
Vou mostrar-vos um vídeo
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
do processo de ressurreição
destas três espécies, por esta ordem.
destas três espécies, por esta ordem.
06:12
in that order.
128
360280
1216
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
Em baixo, há um eixo do tempo,
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
portanto podem ver
a rapidez com que acontece.
a rapidez com que acontece.
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Aplausos)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Espantoso, não é?
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
Passei os últimos 21 anos
a tentar perceber como é que fazem isto.
a tentar perceber como é que fazem isto.
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
Como é que estas plantas secam sem morrer?
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
Trabalho com uma série
de diferentes plantas que ressuscitam,
de diferentes plantas que ressuscitam,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
que mostro aqui nos estados
hidratados e desidratados
hidratados e desidratados
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
por uma série de razões.
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
Uma delas é que cada uma
destas plantas serve de modelo
destas plantas serve de modelo
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
para uma cultura que eu gostaria
de tornar resistente à seca.
de tornar resistente à seca.
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
Assim, no canto superior esquerdo,
por exemplo, é uma erva.
por exemplo, é uma erva.
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
Chama-se Eragrostis nindensis,
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
Tem uma parente próxima
que se chama Eragrostis tef
que se chama Eragrostis tef
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
— provavelmente conhecem-na por "teff" —
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
que é um alimento comum na Etiópia,
isento de glúten.
isento de glúten.
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
É uma coisa que gostaríamos
de tornar resistente à seca.
de tornar resistente à seca.
A outra razão para procurar
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,
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
eu queria saber se
todas faziam o mesmo.
todas faziam o mesmo.
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
Será que usam os mesmos mecanismos
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
para conseguirem perder toda a água
sem morrerem?
sem morrerem?
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
Dediquei-me ao que chamamos
uma abordagem de biologia de sistemas
uma abordagem de biologia de sistemas
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
a fim de obter uma compreensão abrangente
da tolerância à seca,
da tolerância à seca,
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
em que procuramos tudo,
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
desde o nível molecular até ao nível
ecofisiológico de toda a planta.
ecofisiológico de toda a planta.
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
Por exemplo, observamos coisas
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
como as alterações na anatomia da planta
à medida que ela vai secando
à medida que ela vai secando
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
e na sua ultraestrutura.
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
Observamos o transcriptoma,
que é um termo para uma tecnologia
que é um termo para uma tecnologia
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
em que observamos os genes
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
que estão ligados ou não,
em reação à secagem.
em reação à secagem.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
A maior parte dos genes
codificam proteínas,
codificam proteínas,
portanto observamos o proteoma.
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
De que são feitas as proteínas
em reação à secagem?
em reação à secagem?
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Algumas proteínas codificam enzimas
que formam os metabólitos,
que formam os metabólitos,
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
portanto observamos o metaboloma.
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Isto é importante
porque as plantas estão presas no solo.
porque as plantas estão presas no solo.
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
Usam uma coisa a que eu chamo
um arsenal químico extremamente afinado
um arsenal químico extremamente afinado
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
para se protegerem de todas
as agressões do seu ambiente.
as agressões do seu ambiente.
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
Por isso, é importante que observemos
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
as alterações químicas
envolvidas quando secam.
envolvidas quando secam.
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
No último estudo que fizemos,
a nível molecular,
a nível molecular,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
observámos o lipidoma
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
— as alterações dos lípidos
em reação à secagem.
em reação à secagem.
08:46
And that's also important
175
514559
1257
Isto também é importante
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
porque as membranas biológicas
são feitas de lípidos.
são feitas de lípidos.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Funcionam como membranas
porque estão dentro de água,
porque estão dentro de água,
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
tirem a água
e essas membranas desaparecem.
e essas membranas desaparecem.
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Os lípidos também atuam
como sinais para ativar os genes.
como sinais para ativar os genes.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
Depois usámos estudos fisiológicos
e bioquímicos
e bioquímicos
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
para tentar perceber a função
dos possíveis protetores
dos possíveis protetores
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
que acabámos por descobrir
nos nossos estudos.
nos nossos estudos.
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
Depois usámos tudo isso
para tentar perceber
para tentar perceber
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
como a planta interage
com o seu ambiente natural.
com o seu ambiente natural.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Sempre tive esta filosofia de que precisava
duma compreensão abrangente
duma compreensão abrangente
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
dos mecanismos de tolerância à secagem
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
para poder fazer uma sugestão com sentido
para uma aplicação biótica.
para uma aplicação biótica.
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
De certeza que estão a pensar:
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"Aplicação biótica?
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
"Ela está a dizer que vai fazer
culturas geneticamente modificadas?"
culturas geneticamente modificadas?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
A resposta a essa pergunta é:
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
depende de qual é a vossa definição
de modificação genética.
de modificação genética.
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
Todas as culturas que comemos hoje
— trigo, pastos e milho —
— trigo, pastos e milho —
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
são modificadas geneticamente
em relação aos seus antepassados,
em relação aos seus antepassados,
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
mas não os consideramos OGMs
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
porque estão a ser produzidas
por reprodução convencional.
por reprodução convencional.
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
Se pensam que vou colocar nas culturas
genes de plantas de ressurreição,
genes de plantas de ressurreição,
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
a resposta é: vou.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Ao longo do tempo,
tentámos essa abordagem.
tentámos essa abordagem.
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Mais propriamente,
alguns dos meus colaboradores na UCT,
alguns dos meus colaboradores na UCT,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
foram pioneiros nessa abordagem
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
e já vos mostro alguns dados.
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Mas estamos prestes a aventurar-nos
numa abordagem extremamente ambiciosa,
numa abordagem extremamente ambiciosa,
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
em que vamos tentar ativar
séries inteiras de genes
séries inteiras de genes
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
que já estão presentes
em todas as culturas.
em todas as culturas.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
Só que nunca estão ativos
em condições de seca extrema.
em condições de seca extrema.
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
Agora, vocês que decidam
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
se lhes devemos chamar OGMs ou não.
Agora vou dar-vos alguns dos dados
dessa primeira abordagem.
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
Para isso, tenho que explicar um pouco
como funcionam os genes.
como funcionam os genes.
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
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
Provavelmente já sabem que os genes
são feitos duma cadeia dupla de ADN
são feitos duma cadeia dupla de ADN
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
que está enrolada apertadamente
em cromossomas
em cromossomas
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 toda as células
do nosso corpo ou no corpo duma planta.
do nosso corpo ou no corpo duma planta.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Se desenrolarmos esse ADN, obtemos genes.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
Cada gene tem um promotor,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
que é um interruptor liga-desliga,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
a região de codificação do gene
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
e depois um terminador,
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
que indica que este é o final deste gene,
onde se inicia o gene seguinte.
onde se inicia o gene seguinte.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Os promotores não são
simples interruptores liga-desliga.
simples interruptores liga-desliga.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Normalmente exigem
uma grande afinação,
uma grande afinação,
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
a presença de muitas coisas, corretas,
antes de o gene ser ativado.
antes de o gene ser ativado.
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
O que normalmente se faz
em estudos biotécnicos
em estudos biotécnicos
é usar um promotor induzível.
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
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
acoplamo-lo aos genes que nos interessam
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
e colocamo-lo numa planta
para ver como a planta reage.
para ver como a planta 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 de que vou falar
os meus colaboradores usaram
um promotor que induz uma secagem,
um promotor que induz uma secagem,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
que descobrimos
numa planta que ressuscita.
numa planta que ressuscita.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
O que este promotor tem de bom
é que nós não fazemos nada.
é que nós não fazemos nada.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
A planta sente a seca.
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Usámo-lo para introduzir genes
antioxidantes das plantas que ressuscitam.
antioxidantes das plantas que ressuscitam.
Porquê genes antioxidantes?
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
Todas as agressões,
em especial as agressões da seca,
em especial as agressões da seca,
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 de espécies de oxigénio reativo,
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
que são profundamente prejudiciais
e podem provocar a morte da cultura.
e podem provocar a morte da cultura.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
Os antioxidantes impedem esses danos.
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
Estes são alguns dados
duma variedade de milho
duma variedade de milho
que é de uso muito vulgar em África.
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
À esquerda da seta
estão plantas sem os genes.
estão plantas sem os genes.
12:04
to the right --
245
712600
1256
À direita, plantas
com os genes antioxidantes.
com os genes antioxidantes.
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
Ao fim de três semanas sem serem regadas,
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
as que têm genes portam-se muito melhor.
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Agora a abordagem final.
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
A minha investigação mostrou
que há uma semelhança significativa
que há uma semelhança significativa
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
nos mecanismos de tolerância à secagem
em sementes e em plantas que ressuscitam.
em sementes e em plantas que ressuscitam.
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
Portanto, pergunto:
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
Estarão a usar os mesmos genes?
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
Ou, dito de outra maneira,
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
as plantas que ressuscitam
estarão a usar genes
estarão a usar genes
que evoluíram na tolerância
à secagem nas sementes
à secagem nas sementes
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
nas raízes e nas folhas?
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
Terão reformulado a função
desses genes das sementes
desses genes das sementes
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
nas raízes e folhas
das plantas que ressuscitam?
das plantas que ressuscitam?
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
E respondo a esta pergunta.
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
Em resultado de muita investigação
do meu grupo
do meu grupo
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
e de colaborações recentes com um grupo
de Henk Hilhorst na Holanda,
de Henk Hilhorst na Holanda,
de Mel Oliver, nos EUA
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
e de Julia Buitink, em França,
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
a resposta é: sim.
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
Há um conjunto básico de genes
que estão envolvidos nas duas coisas.
que estão envolvidos nas duas coisas.
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
Vou ilustrar isso
muito cruamente, em relação ao milho,
muito cruamente, em relação ao milho,
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
em que os cromossomas,
abaixo do interruptor de desativação
abaixo do interruptor de desativação
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 secagem.
para a tolerância à secagem.
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
Assim, quando as sementes do milho secam
no fim do seu período de desenvolvimento,
no fim do seu período de desenvolvimento,
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
elas ativam esses genes.
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
As plantas que ressuscitam ativam
os mesmos genes, quando secam.
os mesmos genes, quando secam.
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
Portanto, todas as culturas modernas
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
têm esses genes nas raízes e nas folhas,
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
mas nunca os ativam.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Só os ativam nos tecidos das sementes.
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
Neste momento,
estamos a tentar compreender
estamos a tentar compreender
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
os sinais ambientais e celulares
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
que ativam esses genes
nas plantas que ressuscitam,
nas plantas que ressuscitam,
para reproduzir o processo nas culturas.
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
Agora um pensamento final.
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
O que estamos a tentar fazer,
muito rapidamente,
muito rapidamente,
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 que ressuscitam
na evolução das plantas que ressuscitam
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
há uns 10 a 40 milhões de anos.
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
As minhas plantas e eu
agradecemos a vossa atenção.
agradecemos a vossa atenção.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Aplausos)
Translated by Margarida Ferreira
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