Existem vários mecanismos em funcionamento por trás da tolerância à seca nas plantas, mas um grupo de plantas possui uma maneira utilizar que lhe permita viver em condições de baixa água e mesmo em regiões áridas do mundo, como a deserto. Essas plantas são chamadas plantas de metabolismo do ácido crassulaceano ou plantas CAM. Surpreendentemente, mais de 5% de todas as espécies de plantas vasculares usam a CAM como caminho fotossintético, e outras podem exibir atividade da CAM quando necessário. O CAM não é uma variante bioquímica alternativa, mas um mecanismo que permite que certas plantas sobrevivam em áreas secas. Pode, de fato, ser uma adaptação ecológica.
Exemplos de plantas CAM, além do cacto (família Cactaceae) mencionado acima, são abacaxi (família Bromeliaceae), agave (família Agavaceae) e até algumas espécies de Pelargonium (os gerânios). Muitas orquídeas são epífitas e também plantas CAM, pois dependem de suas raízes aéreas para absorção de água.
História e descoberta de plantas CAM
A descoberta de plantas CAM foi iniciada de maneira bastante incomum quando o povo romano descobriu que algumas plantas as folhas usadas em suas dietas tinham um sabor amargo se colhidas pela manhã, mas não eram tão amargas se colhidas mais tarde o dia. Um cientista chamado Benjamin Heyne notou a mesma coisa em 1815 enquanto experimentava Bryophyllum calycinum, uma planta da família Crassulaceae (daí o nome "metabolismo do ácido crassulaceano" para esse processo). Por que ele estava comendo a planta não é claro, pois pode ser venenoso, mas ele aparentemente sobreviveu e estimulou a pesquisa sobre o motivo de isso estar acontecendo.
Alguns anos antes, no entanto, um cientista suíço chamado Nicholas-Theodore de Saussure escreveu um livro chamado Recherches Chimiques sur la Vegetation (Pesquisa Química de Plantas). Ele é considerado o primeiro cientista a documentar a presença de CAM, pois escreveu em 1804 que a fisiologia das trocas gasosas em plantas como os cactos diferia da das plantas de folhas finas.
Como funcionam as plantas CAM
As plantas CAM diferem das plantas "regulares" (chamadas Plantas C3) na forma como eles fotossintetizar. Na fotossíntese normal, a glicose é formada quando o dióxido de carbono (CO2), a água (H2O), a luz e uma enzima chamada Rubisco para trabalhar em conjunto para criar oxigênio, água e duas moléculas de carbono contendo três carbonos cada nome C3). Na verdade, este é um processo ineficiente por duas razões: baixos níveis de carbono na atmosfera e a baixa afinidade que Rubisco possui pelo CO2. Portanto, as plantas devem produzir altos níveis de Rubisco para "pegar" o máximo de CO2 possível. O gás oxigênio (O2) também afeta esse processo, porque qualquer Rubisco não utilizado é oxidado pelo O2. Quanto mais altos os níveis de gás oxigênio na planta, menos Rubisco existe; portanto, menos carbono é assimilado e transformado em glicose. As plantas C3 lidam com isso mantendo seus estômatos aberto durante o dia para coletar o máximo de carbono possível, mesmo que eles possam perder muita água (por transpiração) no processo.
As plantas no deserto não podem deixar seus estômatos abertos durante o dia porque perderão muita água valiosa. Uma planta em um ambiente árido precisa reter toda a água que puder! Portanto, ele deve lidar com a fotossíntese de uma maneira diferente. As plantas de CAM precisam abrir os estômatos à noite, quando há menos chances de perda de água por transpiração. A planta ainda pode absorver CO2 à noite. De manhã, o ácido málico é formado a partir do CO2 (lembra-se do gosto amargo que Heyne mencionou?), E o ácido é descarboxilado (decomposto) em CO2 durante o dia, em condições fechadas de estômatos. O CO2 é então transformado nos carboidratos necessários através do Ciclo de Calvin.
Pesquisa atual
Ainda estão sendo realizadas pesquisas sobre os detalhes da CAM, incluindo sua história evolutiva e fundamento genético. Em agosto de 2013, um simpósio sobre biologia vegetal C4 e CAM foi realizado na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, abordando a possibilidade do uso de plantas CAM para matérias-primas para produção de biocombustíveis e para elucidar ainda mais o processo ea evolução de CAM.