Quatro Gossypium e um gene viajante

O algodão tem sido utilizado há milhares de anos, e sua domesticação remonta a mais de 6000 anos atrás, sendo que vários povos isolados fizeram uso do recurso independentemente, como os índios brasileiros, incas e árabes. E mais, estes povos criaram instrumentos de manejo do algodão muito similares para a fabricação de tecido. Na Europa, ele foi introduzido durante a invasão árabe na Península Ibérica no início do século VIII.

No entanto, o algodão só começou a ganhar mais destaque nos mercados mundiais durante a Revolução Industrial, com a criação de máquinas que facilitavam a manufatura de tecido, criando uma grande demanda por algodão. Diante deste cenário, o americano Eli Whitney patenteou uma máquina descaroçadora de algodão, que separava as sementes das fibras. Esta máquina era tão eficiente que aumentava a velocidade do processo em dez vezes. Assim, a produção de algodão cresceu tanto nos Estados Unidos, com uma crescente demanda, que a produção do insumo valia mais que todos os outros produtos americanos somados. A mão de obra da época era composta de escravos, e como muitos trabalhadores eram necessários para manter toda esta indústria, a quantidade de escravos negros nos EUA se tornou absurda, mesmo após a proibição do tráfico. Isto mudou os rumos da escravidão no país, e o grande número de escravos foi um dos principais fatores que levou à Guerra da Secessão.

Hoje em dia, a palavra “algodão” se refere a um grupo de 50 espécies do gênero Gossypium (Malvaceae) encontradas naturalmente no sudeste do México, nordeste da África e Arábia, e na Austrália. Contudo, quatro dessas espécies são comercialmente mais utilizadas devido à qualidade das fibras presentes em suas sementes: G. hirsutum, G. barbadense, G. arboreum e G. herbaceum.          

Além da importância agrícola do grupo, o gênero Gossypium é um excelente modelo de estudo dos mecanismos de hibridização, biogeografia, alongamento celular e biogênese de parede celular. As caracterítiscas das fibras e a seleção das espécies de maior importância econômica são resultado destes estudos, e pesquisas de engenharia genética e fisiologia vêm buscando formas de maximizar a produtividade da agricultura.

Apesar de ser denominada “fibra de algodão”, o termo mais apropriado é tricoma. Essas células são formadas da epiderme do óvulo durante a abertura da flor, passando por 4 etapas; diferenciação da fibra, alongamento celular, deposição da parede secundária e maturação.

Sementes maduras das subespécies tetraplóides de Gossypium hirsutum (A e B, respectivamente), as espécies tetraplóides de G. tomentosum (C), G. arboreum (D), G. herbaceum (E) e as espécies diplóides de G. raimondii (F), G. davidsonii (G), G. longicalyx (H), G. anomalum (I) e G. sturiianum (J). Variações do tamanho da semente e as características das fibras de A – J são evidenciadas no painel K. (Extraído de WENDEL; APPLEQUIST; CRONN 2001).

Entre as 50 espécies de algodão já descritas, as comercialmente mais utilizadas são alotetraplóides - um tipo de poliploidia onde os cromossomos derivam de espécies diferentes, no caso, quatro vezes cada cópia dos cromossomos -, e a maioria restante, diplóide. Acredita-se que a poliploidia foi o fator decisivo na escolha dessas espécies em razão da diminuição da homozigose e a expressão de genes quantitativos relacionados às características das fibras. Assim, o termo “qualidade da fibra” refere-se à graduação dessas características, facilitando as transações comerciais desse insumo.

A economia algodoeira movimenta hoje aproximadamente 12 bilhões de dólares, mais de 30% da indústria têxtil. O Brasil desponta como um dos maiores consumidores do produto, o que explica sua posição como terceiro maior produtor e quinto maior exportador mundial. Outros países que se destacam também são os Estados Unidos, Índia, China e Paquistão.

Por ser uma fibra têxtil de origem vegetal, o algodão é, entre as principais fibras, a de produção mais sustentável, por não requerer tanta água durante o crescimento ou alterações químicas durante a manufatura. Além disto, do algodoeiro também são utilizadas várias partes da semente, que dão origem a compostos que estão muito presentes na indústria alimentícia humana e animal, como óleo e proteínas.

Autores: Aline Maria Lucchetta, Enrico Cerioni Spiropulos Gonçalves, Guilherme Garcia Costa e Rodrigo Guedes Hakime.  

Bibliografia utilizada: 

• ABRAPA (Associação Brasileira de Produtores de Algodão) – Estatísticas: O algodão no mundo. Disponível em: www.abrapa.com.br/estatisticas acesso em 14/03/2015.
• BRADOW J. M., DAVIDONIS G. H. Quantification of Fiber Quality and the Cotton Production-Processing Interface: A Physiologist’s Perspective. The Journal of Cotton Science, Vol. 4, p. 34-64, 2000.
• COMAI L. The Advantages and Disadvantages of Being Polyploid. Nature Reviews, Vol. 6, p. 836-846, 2005.
• COTTON TODAY – About Cotton Susteinability: Cotton vs. Other Fibers. Disponível em: cottontoday.cottoninc.com/sustainability acesso em 14/03/2015.
• DAVIS K. C. How inventions change history (for better and for worse), TED-Ed, 2012.
• EMBRAPA, Cultura do Algodão Herbáceo na Agricultura Familiar-Subprodutos do algodão, 2003. Disponível em: sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br acesso em 14/03/2015.
• HISCOCK S. J., HEGARTY M. J. Genomic Clues to the Evolutionary Success of Polypliod Plants. Current Biology, Vol. 18, p. R435-R444, 2008.
• SEAGULL R. W., OLIVERI V., MURPHY K., BINDER A., KOTHARI S. Cotton Fiber Growth and Development 2 – Changes in Cell Diameter and Wall Birefringence. The Journal of Cotton Science, Vol. 4, p. 97-104, 2000.
• The Biology and Ecology of Cotton (Gossypium hirsutum) in Australia. Office of the Gene Techonology Regulator, 2002.
• TRIPLETT B. A., KIM H. J. Cotton Fiber Growth in Planta and in Vitro. Models for Plant Cell Elongation and Cell Wall Biogenesis. Plant Physiology, Vol. 127, p. 1361- 1366, 2001.
• WENDEL J. F., APPLEQUIST W. L., CRONN R. Comparative development of fiber in wild and cultivated cotton. Evolution and Development, Vol. 3, p. 3-17, 2001.
• WENDEL J. F., BRUBAKER C., ALVAREZ I., CRONN R., STEWART J. McD. Evolution and Natural History of the Cotton Genus. Retirado de: Andrew H. Paterson (Ed.). Genetics and Genomics of Cotton. Plant Genetics and Genomics: Crops and Models, Vol. 3, p. 3-22, 2009.