Um corte de videira centenário está fornecendo novas pistas sobre a história de um patógeno vegetal mortal que está dizimando plantações em todo o mundo.

Relatada pela primeira vez em Anaheim, Califórnia, na década de 1880, a doença de Pierce da videira foi encontrada em grande parte da Califórnia, bem como em outras partes dos EUA e, mais recentemente, na Europa. Desencadeada pela bactéria Xylella fastidiosa, a doença obstrui os pequenos tubos chamados xilema que transportam água e nutrientes por toda a planta. Privadas de nutrição, as uvas da videira murcham, suas folhas ficam marrons e caem, e eventualmente a planta morre. Um estudo de 2015 estimou que a doença custa aos produtores e contribuintes da Califórnia mais de US$ 100 milhões por ano em receitas perdidas e esforços de prevenção.

Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, e a organização francesa de pesquisa agrícola CIRAD identificaram um corte de videira de 120 anos no UC Davis Center for Plant Diversity que ainda continha traços de DNA de X. fastidiosa do início dos anos 1900. As descobertas foram publicadas no periódico Current Biology .

Ao comparar o genoma desta cepa centenária de X. fastidiosa com os genomas de mais de 330 cepas contemporâneas, a equipe conseguiu reconstruir a história de como o patógeno chegou pela primeira vez à Califórnia e depois se espalhou por todo o estado.

"Ter uma estimativa melhor do que aconteceu historicamente é vital para entender o mundo muito complexo e repleto de patógenos ao nosso redor agora", disse a coautora do estudo Alexandra Kahn, pesquisadora de pós-doutorado na UC Berkeley.

Os cientistas há muito tempo presumiam que a X. fastidiosa foi introduzida pela primeira vez na Califórnia na década de 1880 ou um pouco antes, quando muitas espécies de uvas foram trazidas do leste para o estado para estabelecer vinhedos. Na época, jornais locais como o Pacific Rural Press começaram a relatar uma nova doença misteriosa que estava afetando "um grande número de vinhedos" em Anaheim e no Vale de Santa Ana.

No entanto, os dados genômicos sugerem que o patógeno chegou aos EUA quase 150 anos antes, por volta do ano 1740, e veio da América Central. Os dados sugerem ainda que a doença na Califórnia surgiu não de uma, mas de pelo menos três introduções separadas do patógeno.

"Embora isso tenha ocorrido há mais de 250 anos, ainda é relevante para entender a disseminação global de patógenos vegetais hoje", disse Monica Donegan, uma estudante de pós-graduação na UC Berkeley e coautora do estudo. "Descobrimos que as suposições mais simples sobre as rotas e o momento da introdução de patógenos podem ser enganosas, o que pode impactar coisas como políticas de comércio internacional e quarentenas para patógenos vegetais."

O fato de que provavelmente houve três introduções separadas de X. fastidiosa também sugere que populações múltiplas e geneticamente distintas do patógeno podem existir na Califórnia. Como diferentes variantes do SARS-CoV-2, essas populações podem causar sintomas semelhantes, mas responder de forma diferente a estressores como as mudanças climáticas.

"Essas diferenças biológicas, mesmo que pequenas, podem ser significativas quando se trata de controle de doenças", disse o autor sênior do estudo, Rodrigo Almeida, professor e titular da Cátedra Hildebrand-Laumeister em Patologia Vegetal na UC Berkeley.

O corte da videira foi coletado por um indivíduo chamado Alfred Tournier em 2 de agosto de 1906, em Modesto, Califórnia. Os cortes estão desprovidos de folhas, mas ainda se agarram a alguns pecíolos estéreis ou "em forma de palito de fósforo", o termo científico usado para os talos que conectam as folhas ao caule de uma planta.

Os cortes de Tournier foram rotulados como doença de Anaheim, o nome original dado à doença de Pierce. Eles estão agora entre aproximadamente 1100 espécimes históricos de videira na coleção do herbário da UC Davis. Trabalhando com a curadora do herbário Alison Colwell, os pesquisadores testaram 10 espécimes de videira de aparência doentia da coleção, mas encontraram apenas um que era positivo para a bactéria X. fastidiosa. Eles também testaram espécimes de videira da Universidade e do Herbário Jepson, mas não encontraram nenhum que desse positivo.

"Uma videira com muita X. fastidiosa não é necessariamente uma candidata ideal para uma coleção de herbário, então tivemos muita sorte de encontrar pelo menos uma amostra infectada", disse Donegan.

Os coautores do estudo Nathalie Becker e Adrien Rieux lideraram o trabalho meticuloso de isolar o DNA antigo e degradado da X. fastidiosa do espécime. Com a sequência do genoma em mãos, os pesquisadores então usaram software de bioinformática para comparar os genes da centenária X. fastidiosa com cepas contemporâneas. Essa análise forneceu uma estimativa de quão rápido o DNA do patógeno sofre mutação ao longo do tempo, o que, por sua vez, permitiu que eles estimassem o momento de momentos-chave na árvore evolutiva da bactéria.

"A amostra nos permitiu calibrar a taxa de mutação do patógeno conforme ele evoluiu na Califórnia ao longo dos últimos cem anos", disse Kahn. "Uma vez que estabelecemos essa relação entre o tempo evolutivo e o tempo absoluto, pudemos reconstruir a história cronológica do surto da doença."

Nas últimas décadas, X. fastidiosa se espalhou dos EUA e da América Latina para outros países, incluindo Portugal, Espanha, Itália, Israel e Taiwan. Conhecer a taxa evolutiva do patógeno também pode ajudar os pesquisadores a estimar o momento dessas introduções e evitar uma disseminação maior.

"Foi só recentemente que as pessoas perceberam que poderiam usar esses espécimes históricos de herbário para estudar patógenos de plantas", disse Almeida. "Acho que isso destaca o valor das coleções de herbário para pesquisa. Há muita pressão sobre essas coleções porque não podemos apoiá-las adequadamente, mas elas fornecem um valor enorme, e você nunca sabe como podemos nos beneficiar delas no futuro."