O grão universal

O arroz (Oryza sativa) é um dos principais exemplos de como o ser humano pode dominar espaços e interagir de forma sistemática com a natureza.

Ao utilizar as várzeas de seus rios para o cultivo de cereais, principalmente o arroz, que servissem de base à alimentação, os primeiros grupos organizados de pessoas, há seis mil anos, fixaram-se em áreas determinadas de terra, fundando cidades e civilizações.

A Revolução Agrícola fez surgir as primeiras instâncias de poder, a luta pela justiça, as primeiras leis e os primeiros estados. A necessidade de tornar científica a lavoura, para aumentar a produtividade e alimentar a crescente população mundial, fez o homem utilizar-se das ciências, da escrita e da matemática. O homem queria entender a lua, o sol, os dias e a chuva.

Na Idade Média, os grãos, essencialmente o arroz, eram os principais elementos de aglutinação civilizatória do Ocidente ao Oriente, chegando à Idade Moderna como as principais alavancas de um primitivo ideário econômico-filosófico, o capitalismo.

Alimento, fomentador da inteligência humana e instrumento de poder político e econômico, o arroz, sobressaindo-se aos demais cereais, tornou-se verdadeiro ouro e célula da humanidade.

Este planeta é o Planeta Arroz. Esta publicação é uma tentativa de desvendá-lo ao leitor e ao produtor.

Oryza sativa

O arroz asiático foi domesticado pela primeira vez a partir do arroz selvagem Oryza rufipogon na China entre 8.200 e 13.500 anos atrás, depois se espalhou para o sul e sudeste da Ásia. Hoje é cultivado em todos os continentes, exceto na Antártica. Em todo o mundo, existem mais de 40.000 variedades diferentes de Oryza sativa, classificadas em quatro categorias principais: indica, japônica, aromática e glutinosa .

Oryza sativa contém duas subespécies principais: a glutinosa japônica ou sinica de grão curto e a indica não glutinosa de grão longo.

Variedades Japonica são geralmente cultivadas em campos secos, no temperado Leste Asiático, áreas altas do Sudeste Asiático e altas elevações no Sul da Ásia, enquanto as variedades indica são principalmente arrozes de várzea, cultivados principalmente submersos, em toda a Ásia tropical e Américas. Evidências genéticas recentes mostram que todas as formas de arroz asiático, tanto indica quanto japônica, vêm de um único evento de domesticação que ocorreu 8.200–13.500 anos atrás na região do vale do Rio Pérola na China.

 Japônica

Japônica é um grupo de variedades de arroz do norte e do leste da China cultivadas extensivamente em algumas áreas do mundo. Pode ser encontrada nas zonas mais frias das regiões subtropicais e nas zonas temperadas.

É uma planta relativamente curta, com folhas estreitas, verde-escuras e perfilhos de altura média. Os grãos da Japônica são curtos e redondos, não se partem facilmente e têm baixo teor de amilose, tornando-os úmidos e pegajosos quando cozidos.

Javânica ou Japônica tropical

Antes considerada uma terceira subespécie, a javânica é agora conhecida como japônica tropical .

Exemplos dessa variedade incluem os cultivares de grãos médios ‘Tinawon’ e ‘Unoy’, que são cultivados em terraços de arroz de alta altitude nas montanhas da Cordilheira do norte de Luzon, nas Filipinas.

As plantas Javânica são altas, com folhas largas, rígidas e verdes claras. Os grãos são longos, largos e grossos, não se quebram facilmente e têm baixo teor de amilose.

Índica

O arroz Indica é o principal tipo de arroz cultivado nos trópicos e subtrópicos, incluindo Filipinas, Índia, Paquistão, Java, Sri Lanka, Indonésia, centro e sul da China e em alguns países africanos, além das Américas.

As plantas indica são altas, com folhas verdes claras, largas a estreitas. Os grãos são longos a curtos, delgados, um pouco achatados, tendem a quebrar-se mais facilmente e têm alto teor de amilose, tornando-os mais secos e escamosos quando cozidos do que as variedades japônica .

Oryza glaberrima

Oryza glaberrima, comumente conhecido como arroz africano, é uma espécie de arroz domesticado. Acredita-se que o arroz africano tenha sido domesticado de 2.000 a 3.000 anos atrás no delta interior do rio Níger Superior, onde hoje é o Mali. Seu ancestral, que ainda cresce selvagem na África, é Oryza barthii.

Esta espécie é cultivada na África Ocidental, O. glaberrima apresenta várias características que o tornam menos adequado para o cultivo em comparação com O. sativa, como grãos quebradiços e baixa qualidade de beneficiamento. O arroz africano também tem rendimentos mais baixos do que O. sativa, mas geralmente mostra mais tolerância a profundidade de água, toxicidade do ferro, solos inférteis, condições climáticas severas e negligência humana. Também apresenta melhor resistência a várias pragas e doenças, como nematóides, mosquitos, vírus e as plantas parasitas.

Cientistas do Africa Rice Center conseguiram cruzar arroz africano com variedades de arroz asiáticas para produzir uma variedade de arroz chamada NERICA, que é um acrônimo para New Rice for Africa

Espécies originárias, segundo o conceito norte-americano (USDA)

O ARROZ
Reino: PlantaeDivisão: Magnoliophyta
Classe: Liliopsida
Ordem: Poales
Família: Poaceae
Gênero: Oryza

Estudos morfológicos de fitólitos de arroz no sítio arqueológico Diaotonghuan mostram claramente a transição da coleta de arroz selvagem para o cultivo de arroz plantado.

O grande número de fitólitos de arroz silvestre no nível de Diaotonghuan que data de 12.000-11.000 AP indica que a coleta de arroz selvagem fazia parte dos meios locais de subsistência.

Mudanças na morfologia de fitólitos deste sítio arqueológico datados de 10.000-8.000 AP mostram que o arroz existente nesta época era cultivado.

Logo depois, as duas principais variedades de arroz asiático e arroz japonês foram sendo cultivadas na China Central. No final do 3º milênio a.C., houve uma rápida expansão do cultivo de arroz no território continental do sudeste da Ásia e em direção oeste para a Índia e Nepal.

Em 2003, arqueólogos coreanos afirmaram ter descoberto o mais antigo arroz do mundo cultivado. A época indicada, que remonta há 15 mil anos, desafia a visão aceita de que o cultivo do arroz se originou na China há cerca de 12.000 anos.

Estes resultados foram recebidos com forte ceticismo pela com unidade científica, e sua divulgação tem sido citada como sendo impulsionada por uma combinação de interesses nacionalistas e regionais.

Em 2011, um trabalho conjunto da Universidade de Stanford, da Universidade de Nova York, da Universidade Washington em St. Louis e da Purdue University forneceu a evidência mais forte de que existe apenas uma única origem de arroz cultivado, no Vale do Yangtzé, na China.

No Japão, é cultivado há pelo menos 7 mil anos, o arroz é presença marcante no quotidiano do povo asiático. Em muitas culturas do continente, é comum que uma mãe dê ao recém-nascido alguns grãos de arroz já mastigados, num ritual que significa sua chegada à vida.

Pesquisadores encontraram evidências para a domesticação de arroz selvagem há cerca de 4.000 anos em Monte Castelo, em Rondônia, uma região da Amazônia que também foi provavelmente o berço da domesticação de outras culturas importantes, como mandioca (Manihot esculenta), amendoim (Arachis hypogaea) e pimenta (Capsicum sp.).

No Vietnã, o cereal está tão integrado à alma dos camponeses que muitos fazem questão de ser sepultados nos arrozais. Durante os enterros há farta distribuição de arroz, como muitas festas, cantos e danças.

Os Hani do sul do Japão evitam fazer barulho quando estão nos campos, pois creem que os espíritos dos arrozais se assustam facilmente e, ao fugirem, podem provocar a infertilidade da terra. Desde a época do Japão antigo, jogar arroz em recém-casados é um ato que representa votos de abundância ao novo casal; este costume passou depois ao Ocidente, sendo hoje muito comum no Brasil.

A domesticação do arroz

De uma gramínea selvagem asiática a uma cultura refinada, que é a base da dieta de metade da população mundial, a domesticação da Oryza sativa se estende por séculos, mas a ancestralidade do grão é fortemente contestada.

A civilização asiática foi construída com base no arroz – na Oryza sativa, para ser exato. A safra, que hoje é a principal fonte de alimento para metade da população mundial, transformou caçadores-coletores nômades em fazendeiros que ficam em casa, gerou os primeiros centros urbanos e construiu impérios e dinastias. “Provavelmente mais do que qualquer outra cultura, ele fez com que sociedades e economias se tornassem densamente povoadas, potencialmente mais urbanizadas, e também transformou paisagens”, diz Dorian Fuller, arqueobotânico da University College London.

Apesar – ou possivelmente por causa – da primazia do arroz, a história do grão permanece controversa, com pouco consenso sobre onde, quando e quantas vezes os humanos domesticaram O. sativa na Ásia para criar a safra mais importante do mundo. (A única outra espécie de arroz domesticado, Oryza glaberrima, tem suas raízes na África.

“Quase todas as partes da Ásia foram identificadas como a área de origem do arroz”, diz Michael Purugganan, geneticista evolucionista da Universidade de Nova York que estuda a domesticação do arroz. Desvendar a história do arroz na Ásia iluminaria um ponto de inflexão na civilização humana e daria aos cientistas uma nova visão que poderia ajudar a mel

horar a safra para o futuro. Graças aos avanços na genética e aos novos achados arqueológicos, essa história está se tornando mais clara – e é muito mais complicada e complicada do que se pensava.

Reivindicações concorrentes

Oryza rufipogon, a gramínea selvagem asiática que está mais intimamente relacionada com O. sativa , é uma planta forte e com ervas daninhas. Seus grãos vermelhos são comestíveis, mas alguns produtores de arroz modernos consideram-no uma praga. Quando os humanos começaram a plantar arroz intencionalmente por volta de 12.000 a 9.000 anos atrás, eles procuraram plantas com as características mais desejáveis.

Com o tempo, a gramínea cultivada tornou-se mais dura e reta, produzindo grãos mais grossos em maiores quantidades e que grudavam na planta em vez de cair no solo – ou ‘quebrar’ – para facilitar a disseminação. Reivindicar o título de berço do arroz seria motivo de grande orgulho para uma nação.

Isso, junto com a ampla distribuição geográfica de O. rufipogon, levou a reivindicações concorrentes de domesticação – incluindo o vale do Ganges no norte da Índia, vários locais na China, sudeste da Ásia, a encosta sul do Himalaia e vários outros lugares. Como o arroz está embutido nas identidades culturais de diferentes nações da Ásia, todo mundo quer ser o primeiro.

Nas últimas décadas, muito do foco na domesticação do arroz se concentrou na China e na Índia. Nas décadas de 1960 e 1970, um influente cientista agrícola taiwanês, Te-Tzu Chang, coletou e cultivou arroz selvagem de toda a Ásia e propôs uma faixa de domesticação que se estende do norte da Índia ao sul da China. Como Fuller explica, esse trabalho encorajou os arqueólogos indianos a continuarem sustentando que o arroz veio da Índia, e os chineses a alegarem que ele veio do sul da China.

Talvez ambos os campos estejam corretos. Os registros da dinastia Han que datam de mais de 2.000 anos distinguem entre duas variedades de arroz, Keng e Hsien, agora conhecido como japônica (grão curto) e indica (grão longo), respectivamente. A pesquisa comparando dezenas de cepas selvagens e domésticas sugeriu que japônica e indica estão mais intimamente relacionadas a variedades selvagens distintas do que entre si, apontando para duas domesticações distintas: japônica na China e indica na Índia.

Indica e japônica claramente vêm de diferentes estoques genéticos, diz Tao Sang, geneticista de plantas do Instituto de Botânica da Academia Chinesa de Ciências de Pequim. Mas um olhar mais atento sobre esses genes mostra algumas sobreposições surpreendentes – e reveladoras. Em 2006, a equipe de Sang identificou uma variação em um gene no arroz domesticado conhecido como sh4 que evita que os grãos de arroz se quebrem.

Japônica e indica compartilham mutações idênticas de non-shatter em sh4, sugerindo que as duas variedades tinham uma história compartilhada. Estudos posteriores sugeriram que a mutação surgiu em um ancestral do arroz japônica primeiro, em seguida, encontrou seu caminho para a indica. Desde então, outras equipes identificaram genes de domesticação que seguem o mesmo padrão: eles apareceram primeiro no japônica antes de aparecer na indica. Um exemplo é uma mutação em um gene chamado Rc que clareou o revestimento da semente, ou pericarpo.

Essas descobertas fizeram os cientistas do arroz se esforçarem para explicar como a indica e a japônica podiam ser geneticamente distintas na maioria de seus genomas, embora compartilhassem mutações responsáveis pelas características-chave que tornavam o arroz mais fácil de cultivar. Embora as especificações ainda sejam fortemente contestadas, a maioria dos pesquisadores concluiu que a hibridização dirigida por humanos desempenhou um papel importante no início da história do arroz domesticado.

Uma das principais teorias vem de um estudo de 2011 realizado por Puruggunan e seus colegas, que modelou a relação de dezenas de variedades de arroz selvagem e doméstico.

O estudo sugeriu que a domesticação do japônica, provavelmente na China, foi o divisor de águas na história do arroz asiático.

De lá, parece que a japônica se espalhou para a Índia, onde os agricultores a hibridizaram intencionalmente com seu arroz local para produzir indica. A natureza exata desse arroz local ainda é um mistério. Pode ter sido uma variedade domesticada precoce, ou pode ter sido selvagem.

Se a criação de indica a partir do japônica conta como um evento de domesticação separado “é um tanto uma questão semântica”, diz Jeffrey Ross-Ibarra, um geneticista evolucionista da Universidade da Califórnia, Davis. A mensagem para levar para casa permanece: os primeiros campos de japônica – mais uma vez, muito provavelmente na China – forneceram os principais materiais para a revolução do arroz na Ásia.

Histórias da origem

Exatamente onde na China o japônica foi domesticado é outro debate animado. Os trechos mais baixos do vale do rio Yangtze, no leste da China, há muito reivindicam a domesticação precoce, com base na descoberta de grãos de aproximadamente 8.000 anos em sítios arqueológicos ali. E então uma equipe liderada por Bin Han, um geneticista do Instituto de Ciências Biológicas da Academia Chinesa de Ciências de Xangai, levantou as sobrancelhas em 2012 quando propôs o vale do Rio Pérola no sul da China como o local de nascimento.

A equipe de Han comparou os genomas de mais de 1.000 variedades domesticadas de arroz e outras 446 variedades selvagens de toda a Ásia.

Eles descobriram que tanto a indica quanto a japônica estavam mais intimamente relacionados com as variedades selvagens cultivadas no vale do Rio das Pérolas. Não há evidências arqueológicas que apoiem o cultivo inicial de arroz na região, o que é uma das razões pelas quais a alegação permanece controversa. Mas Han diz que isso pode ser devido à pobreza relativa de seus habitantes antigos, que não mantinham grandes reservas de arroz, ao contrário dos habitantes mais ricos do vale do Yangtze.

O trabalho arqueológico continua focado no Yangtze. Desde 2004, Fuller tem escavado em um local no baixo vale do rio que tem sido apontado como um dos primeiros centros de domesticação do arroz.

Na opinião de Fuller, os primeiros habitantes deste e de outros locais do vale do Yangtze eram caçadores-coletores que se dedicaram ao cultivo de arroz, mas também comiam frutos do carvalho (bolotas), castanhas e peixes. Em um artigo 2009 que analisou milhares de restos microscópicos de arroz do local, a equipe de Fuller documentou um ligeiro aumento na presença de arroz de aparência doméstica, começando por volta de 5.000 AC. Mas esses grãos de arroz continuavam mudando de forma – um sinal de uma safra ainda não totalmente domesticada. Só depois que a forma se estabilizou milhares de anos depois é que as bolotas (frutos dos carvalhos) desapareceram dos sítios arqueológicos chineses. A domesticação do arroz, na opinião de Fuller, foi um empreendimento lento e aleatório.

Na esperança de desemaranhar ainda mais a domesticação do arroz, os pesquisadores estão se voltando para as mesmas tecnologias de DNA antigo que revolucionaram a compreensão da evolução humana. Se eles puderem recuperar o DNA de restos de arroz antigos, os pesquisadores poderão determinar quando e onde os principais genes de domesticação surgiram. A maior parte do arroz de sítios arqueológicos está carbonizada e os esforços anteriores para coletar DNA dos grãos falharam.

As máquinas de sequenciamento modernas que podem decodificar fitas muito curtas de DNA – provavelmente as únicas que sobraram no arroz com milhares de anos – significam que pode ser possível obter DNA e até mesmo genomas inteiros de arroz antigo. A Universidade de Warwick, no Reino Unido, trabalha para sequenciar o DNA de arroz antigo da China, Índia e Tailândia com as modernas tecnologias.

Os humanos continuam a moldar o genoma do arroz, mas alguns pesquisadores temem que o melhoramento intensivo para alto rendimento e resistência a pragas tenha reduzido a diversidade genética do arroz cultivado, deixando as safras mais suscetíveis a doenças e menos adaptáveis aos efeitos das mudanças climáticas.

Sang e outros cientistas que estudam a domesticação do arroz argumentam que os criadores de arroz contemporâneos deveriam tirar proveito do trabalho manual dos humanos que transformaram a gramínea selvagem na cultura mais bem-sucedida do mundo. Variedades antigas de arroz que não são mais amplamente cultivadas podem fornecer atributos para ajudar variedades de alto rendimento a alimentar um mundo de nove bilhões de pessoas. Há um grande potencial nas cultivares antigas.

As raízes do arroz africano

Alguns milhares de anos depois que os fazendeiros asiáticos domesticaram totalmente o arroz, os antigos fazendeiros africanos criaram suas próprias espécies. O arroz africano (Oryza glaberrima) geralmente não produz tantos grãos quanto o arroz asiático e, embora a cultura nunca tenha se tornado um alimento básico dominante, era historicamente um acréscimo importante a algumas dietas locais. Hoje a África é o continente em que mais cresce o consumo do grão.

Uma equipe co-liderada por Rod Wing, um geneticista da Universidade do Arizona em Tucson, relatou a sequência do genoma do arroz africano, junto com uma análise de 20 cepas domésticas e 94 variedades de Oryza barthii, seu parente selvagem mais próximo. 

A análise deles sugeriu que o arroz africano foi domesticado apenas uma vez, provavelmente perto do rio Níger na África Ocidental. Além disso, eles descobriram que o arroz africano tem mutações próximas aos mesmos genes que controlam a quebra no arroz asiático, além de outras características de domesticação. Embora os humanos na África e na Ásia domesticassem o arroz de forma independente e com milhares de anos de diferença, eles alteraram o genoma da cultura de maneiras semelhantes, diz Wing.

Em 2014 os cientistas do Instituto Internacional de Pesquisas em Arroz (Irri) disponibilizaram a maior base de dados sobre o genoma de 3.024 variedades de arroz em seu site www.irri.org .

No Brasil, a Embrapa é responsável pelo maior Banco Ativo de  Germoplasma (BAG), e também realiza coleta de materiais genéticos silvestres – ou até mesmo cultivados – nas diversas regiões brasileiras.

Referências:

Wikipedia, Ricepedia, Irri, Embrapa, Irga, CGIAR, USDA, ReserchGate, Nature, Biorxiv, Science, Plantserch