As ondas lentas do sono profundo
Technische Universitaet Muenchen
O ritmo fascinante das ondas lentas do cérebro
Cientistas sondam a fonte de um sinal pulsante em um cérebro adormecido
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  IMAGEM: Gerada por uma simulação em computador, esta imagem mostra como um breve pulso de luz dirigido sobre um pequeno grupo de neurônios se propaga por todo o córtex. A experiência é realizada com cérebros vivos de camundongos anestesiados Clique aqui para mais informações. |
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Novas descobertas esclarecem como e onde as “ondas lentas” do cérebro se originam. Acredita-se que esses pulsos rítmicos de sinais que se espalham pelo cérebro durante o sono em uma taxa de um ciclo por segundo, exerçam um papel em processos tais como a consolidação das memórias. Pela primeira vez, pesquisadores demonstraram de maneira conclusiva que essas ondas lentas começam no córtex cerebral, a parte do cérebro responsável pelas funções cognitivas. E eles também descobriram que essas ondas podem ser emitidas a partir de um pequeno aglomerado de neurônios.
“O cérebro é uma máquina com ritmos que produz todos os tipos de ritmos o tempo todo”, explica o Prof. Arthur Konnerth da Technische Universitaet Muenchen (TUM). “São como relógios que ajudam a manter várias partes do cérebro em sintonia”. Um desses cronômetros produz o que se chama de ondas lentas do sono profundo, as quais se acredita estejam envolvidas na transformação dos fragmentos da experiência e aprendizado diários em memórias permanentes. Elas podem ser observados nos primeiros estágios do desenvolvimento [do cérebro] e podem ser corrompidas por doenças tais como o Mal de Alzheimer.
Estudos anteriores, feitos principalmente com base em medições elétricas, não eram capazes de proporcionar uma resolução espacial que permitisse mapear o início e a propagação das ondas lentas de maneira precisa. Mas, com o uso da luz, a equipe de Konnerth com base em Munique e em colaboração com pesquisadores em Stanford e na Universidade de Mainz , foi capaz de tanto estimular a emissão das ondas lentas, como de observá-las em detalhes sem precedentes. Um dos principais resultados foi a confirmação de que as ondas lentas têm sua origem apenas no córtex cerebral, o que descarta diversas outras hipóteses há muito discutidas. “A segunda descoberta mais importante”, diz Konnerth, “foi que, dos bilhões de células no cérebro, não é necessário mais do que um aglomerado local de neurônios – de 50 a 100 deles – em uma camada profunda do córtex, chamada camada 5, para criar uma onda que se espalha por todo o cérebro”.
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 IMAGE: A nova técnica da optogenética permite que os pesquisadores insiram canais sensíveis à luz em neurônios específicos (representados em verde). Por meio de fibras ópticas tanto é possível emitir estímulos luminosos, como mapear espacialmente as respostas dos neurônios. Clique aqui para mais informações. |
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Novas luzes sobre um mecanismo neural fundamental
A despeito do considerável número de investigações acerca das ondas lentas cerebrais, as respostas definitivas acerca dos circuitos cerebrais subjacentes continuavam elusivas. Onde ficava o marca-passo deste ritmo? Onde as ondas começam e onde elas param? Este estudo – com base na sondagem óptica de cérebros intactos de camundongos anestesiados – fornece finalmente as bases para uma visão detalhada e compreensiva.
“Nós implementamos uma abordagem optogenética combinada com a detecção óptica da atividade neuronal para explorar as características causadoras dessas oscilações lentas, ou seja: dessa atividade liga-desliga, que representam o ritmo predominante na rede [de neurônios] durante o sono”, explica o Prof. Albrecht Stroh da Universidade Johannes Gutenberg em Mainz. Optogenética é uma técnica nova que permitiu aos pesquisadores inserir canais sensíveis à luz em tipos específicos de neurônios, tornando-os suscetíveis a estímulos luminosos. Isto permitiu o estímulo seletivo e definido em termos espaciais de pequenos números de neurônios corticais e talâmicos.
O acesso ao cérebro por meio de fibras ópticas permitiu tanto o registro microscópico, quanto o estímulo direto dos neurônios. Flashes de luz perto dos olhos dos camundongos também foram usados para estimular os neurônios do córtex visual. Por meio do acompanhamento do fluxo dos íons de cálcio – um sinal químico que permite uma leitura espacial mais precisa da atividade elétrica – os pesquisadores tornaram as ondas lentas visíveis. E eles também correlacionaram as leituras ópticas com medições elétricas mais convencionais. Como resultado, foi possível observar as frentes de onda individuais se propagarem – como as ondulações causadas por uma pedra atirada em um lago tranquilo – primeiro através do córtex e, daí, através de outras estruturas cerebrais.
Um novo quadro começou a emergir: Não só é possível que um pequeno aglomerado local de neurônios inicie uma onda lenta que irá se propagar até longe, recrutando várias regiões do cérebro a participar de um único evento, como isto parece ser um evento típico. “Em condições espontâneas”, afirma Konnerth, “à medida em que isto acontece comigo e você e todos os demais, todas as noites durante o sono profundo, cada parte do córtex pode ser o local de início”. Além disto, um protocolo de comunicação surpreendentemente simples pode ser visto no ritmo das ondas lentas. Durante cada ciclo de um segundo, um único aglomerado de neurônios envia seu sinal e todos os outros ficam silenciosos, como se estivessem funcionando em turnos para banhar o cérebro com fragmentos de experiências, ou de aprendizado, unidades de construção da memória. Os pesquisadores veem suas descobertas como um passo na direção de uma melhor compreensão do aprendizado e da formação de memórias, um tópico investigado pelo grupo de Konnerth com o financiamento do Conselho Europeu de Pesquisas. Ao par disto, eles também estão investigando como as ondas lentas se comportam no caso de doenças [cerebrais].
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 IMAGEM: Estas medições foram feitas com o registro óptico do fluxo de íons de cálcio em neurônios modificados pela optogenética. A sequência de quatro pulsos alternados – os gerados pelo estímulo visual do córtex marcados pelo “sol” e os gerados por fibra óptica, marcados “OG”, evidencia que o estímulo artificialmente lançado sobre um pequeno grupo de neurônios causa uma resposta similar a um estímulo externo sobre todo o córtex visual. Clique aqui para mais informações. |
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A pesquisa foi financiada pela Fundação Alemã de Pesquisas (DFG), o Instituto de Estudos Avançados da TUM e o Núcleo de Excelência SyNergy (Núcleo de Munique para Neurologia de Sistemas), a Fundação Friedrich Schiedel Foundation e a Comissão Européia (Projeto Corticonic).
Publicação:
Making Waves: Initiation and Propagation of Corticothalamic Ca2+ Waves In Vivo. Albrecht Stroh, Helmuth Adelsberger, Alexander Groh, Charlotta Ruehlmann, Sebastian Fischer, Anja Schierloh, Karl Deisseroth e Arthur Konnerth.
Neuron 77, 1136-1150, March 20, 2013,
Vai um pouquinho de arsênico aí?…
Alerta do Tradutor: A notícia está traduzida do original linkado acima. O tradutor não só não se responsabiliza pela exatidão da mesma, como já leu em outras fontes que o alarde sobre a real significância desta notícia pode estar altamente exagerado
Uma nova bactéria devoradora de arsênio muda a visão dos cientistas dobre a vida em outros planetas.
2 de dezembro de 2010
Por Carrie Arnold, Colaborador do ISNS
Inside Science News Service
WASHINGTON (ISNS) — Uma espécie de bactérias descoberta na California pode ser capaz de sobreviver em condições dignas de outro planeta. Ela pode fazer um lanchinho de arsênico como se o veneno fosse requeijão e biscoitos.
O arsênico é um notório veneno que tem tido um papel importante em novelas de crime e mistério. No entanto, um estudo recente mostra que esta bactéria não só pode tolerar a toxina metálica, como pode incorporar impunemente o arsênico em seu DNA e proteínas.
“Esse estudo é uma novidade muito entusiasmante”, declarou o bioquímico Barry Rosen da Universidade Internacional da Florida em Miami que não participou do estudo. “Nenhum outro organismo já identificado é capaz de fazer isso”.
Muitas outras bactérias podem transformar o arsênico em compostos químicos inofensivos, diz Rosen, mas este é o primeiro micróbio que realmente incorpora o arsênico em suas bio-moléculas.
Todas as espécies de vida – desde micróbios até os mamíferos, passando por aquilo que podemos um dia encontrar em Marte – precisa de seis elementos: carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. Sem esses elementos, os biólogos acreditam que a vida não pode existir.
Entretanto, o arsênico é um parente próximo do fósforo. Tão próximo que alguns astro-biólogos – cientistas que estudam a origem e a evolução da vida no universo – se perguntavam se alguns organismos poderiam usar arsênico no lugar do fósforo em suas reações bioquímicas.
As bactérias que vivem nas profundezas salobras e ricas em arsênico do Lago Mono no Leste da California, claramente evoluíram de modo a poder tolerar o arsênico, mas a equipe de cientistas liderada por Felisa Wolfe-Simon do Instituto de Astro-biologia da NASA em Menlo Park, California, foi um passo adiante. Uma vez que o arsênico é tóxico para os seres humanos precisamente porque nossos corpos o usam como um (mau) sucedâneo para o fósforo, Wolfe-Simon questionou se alguns organismos não poderiam ter-se adaptado para realizar essa substituição.
O resultado da pesquisa, publicado hoje online na Science,
apresentou ao mundo um tipo de bactéria Halomonadaceae [nota do tradutor: uma família de Proteobactérias] amantes do sal chamado GFAJ-1, que podem usar o arsênico em substituição ao fósforo, sem efeitos adversos aparentes.
Wolfe-Simon e seus colegas coletaram amostras de lodo do fundo do Lago Mono e tentaram cultivar as bactérias em um ambiente isento de fósforo. Incapacitado de formar fosfatos, organismo algum deveria ter prosperado. Porém, Wolfe-Simon descobriu que a GFAJ-1 realmente prosperava em um meio isento de fósforo.
“Para ser honesta, eu pensei que tinha feito alguma lambança”, confessa Wolfe-Simon. Repetidas experiências mostraram a Wolfe-Simon que ela não tinha cometido um erro: as [colônias de] bactérias estavam realmente crescendo sem fósforo.
Os resultados iniciais de Wolfe-Simon indicavam que a GFAJ-1 não precisava de arsênico para crescer – na verdade elas cresciam 1,6 vezes mais rápido quando dispunham de fósforo, em lugar de arsênico – mas também não dependiam só de fósforo.
Os pesquisadores então cultivaram a GFAJ-1 em arsênico radioativo, para ver se elas estavam realmente usando arsênico no lugar do fósforo. Em células normais, os grupos de fosfatos são ligados às proteínas, ligando e desligando estas, o que afeta o metabolismo das células. Moléculas de gordura com grupos de fosfatos formam a membrana da célula e a estrutura da molécula de DNA é feita de açúcares e fosfatos.
Depois que as GFAJ-1 tiveram tempo de incorporar o arsênico radioativo,
Wolfe-Simon isolou e separou as bactérias em proteínas, lipídios e ácidos nuclêicos. Os pesquisadores encontraram radiatividade em cada uma das três frações, o que indicava que a GFAJ-1 estava usando o arsênico em suas biomoléculas.
De acordo com Rosen, ainda são necessários mais estudos para demonstrar que o arsênico realmente substituiu o fósforo.
“Eles não demonstraram que qualquer molécula específica tenha arsênico nela e, se ela contiver arsênico, que ela ainda está ativa e funcional”, pondera Rosen. “Isso tem várias implicações para a vida extraterrestre que pode usar um tipo de química diferente daquela que temos na Terra”.
Astro-biólogos normalmente procuram por sinais de vida em outros planetas na forma de traços químicos dos seis elementos necessários para a vida. Essas descobertas podem significar que os cientistas precisam abrir o leque de assinaturas químicas da presença de vida. Embora mais estudos sejam necessários para comprovar que o arsênico foi realmente empregado no lugar do fósforo, tanto Rosen, como Wolfe-Simon declararam que as implicações são relevantes.
“[O presente estudo] implica em mudarmos a maneira como pensamos em ciência e mudarmos a maneira como pensamos a respeito de vida”, declarou Wolfe-Simon. “Se sabemos tão pouco sobre a vida aqui na Terra, como vamos encontrá-la em outro lugar?”
A física dos tubarões
O segredo do sucesso dos tubarões
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WASHINGTON, D.C., 23 de novembro de 2010 — Novas pesquisas realizadas na Universidade do Sul da Florida sugerem que um dos segredos da evolução dos tubarões está oculto em uma de suas características menos aparentes – escamas flexíveis no corpo desses predadores sem par tornam eles caçadores mais eficientes por permitir que eles mudem de direção enquanto se movem a toda velocidade.
A chave para essa capacidade reside no fato de que as escamas controlam a turbulência do fluxo de água ao longo do corpo das criaturas, afirma Amy Lang da Universidade do Alabama que vai apresentar o trabalho feito em conjunto com seus colegas da Universidade do Sul da Florida, hoje, no encontro anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da Sociedade Americana de Física em Long Beach, California.
A turbulência dos fluxos é um problema em sistemas tais como o projeto de aeronaves, explica Lang, porque isso tende a causar vórtices que prejudicam a velocidade e a estabilidade.
“Na natureza, se examinarmos as superfície [dos corpos] dos animais, descobrimos que elas não são lisas”, argumenta ela. “Elas tem padrões. Por que? Uma das utilidades comuns em criar um padrão em uma superfície é controlar o fluxo – como é o caso dos pequenos recessos nas bolas de golfe que permitem que a bola voe mais longe. Nós acreditamos que as escamas dos tubarões, nadadores bem rápidos, servem para um propósito semelhante: o controle da turbulência de fluxo”.
Com base nas medições experimentais e nos modelos de escamas de tubarão, a equipe da Dra. Lang descobriu que as bases das escamas da espécie tubrão-mako (que são, literalmente, pequenos dentes que recobrem seu corpo) são mais estreitas na base, onde se fixam no corpo, do que nas extremidades externas. Esse formato cônico permite que as escamas sejam facilmente manipuladas em ângulos de 60º ou mais, dotando-as de um movimento capaz de compensar as turbulências, eriçando os dentículos.
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Mais ainda, essas escamas flexíveis só são encontradas nas partes do corpo onde a turbulência de fluxo é mais provável de acontecer, tal como por trás das guelras na lateral do corpo.O eriçamento dos dentículos é, provavelmente, o mecanismo de controle da turbulência de fluxo para o tubarão-mako.
“Enquanto nos aprofundamos nas investigações, ficamos imaginando as aplicações no controle de turbulência de fluxo para o projeto de aviões, helicópteros, turbinas eólicas – tudo aquilo onde a turbulência de fluxo seja um problema”, acrescenta Lang. .
O resumo da apresentação, “Recent Observations on Shortfin Mako Scale
Flexibility as a Mechanism for Separation Control” pode ser encontrado aqui: http://meetings.aps.org/Meeting/DFD10/Event/134387
O trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências (NSF)
Crédito das imagens:P. Motta/Univ. South Florida.
Nota do tradutor: por que será que a Lucia Malla me veio à lembrança?…
Lulas luminescentes
[ Livremente traduzido de: Glowing Squid ]
Simbiose “brilhante”: as lulas e suas amigas bactérias
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O oceanógrafo Kelly Benoit-Bird da Universidade do Estado do Oregon e seus colegas conseguiram rastrear por sonar a lula de Humboldt. A capacidade de rastrear as lulas pelo sonar pode revelar novos detalhes sobre como funcionam os ecossistemas oceânicos. |
Nas águas profundas dos oceanos, algumas vezes é difícil se esconder dos predadores. Por isso mesmo tantas criaturas marinhas desenvolveram métodos de camuflagem extraordinários.
Cefalópodes, tais como polvos, lulas e sépias, são mestres na camuflagem, de dia ou de noite. Na verdade, a lula havaiana tem vários métodos de disfarce para sua auto-preservação.
“Durante o dia, se elas forem expulsas das areias, elas saem e repousam sobre a superfície com uma capa de areia, tentando ficar invisíveis”, conta Margaret McFall-Ngai, professora de microbiologia médica e imunologia na Universidade de Wisconsin-Madison. “E, se isso não funcionar, elas soltam tinta. Elas próprias ficam completamente brancas, tão transparentes quanto possível, e deixam para trás aquela bolha de tinta do mesmo tamanho que elas”.
Com o apoio da Fundação Nacional de Ciências (NSF), McFall-Ngai e sua equipe estudam outra forma de camuflagem da lula havaiana: uma que brilha no escuro!
Esse pequeno animal noturno tem um relacionamento mutuamente benéfico com uma bactéria chamada Vibrio fischeri
que vive por baixo da lula. As bactérias permitem que a lula produza uma luz que, por sua vez, permite que a lula escape das coisas que poderiam fazer dela uma refeição. “A lula emite uma luminescência ventral que, frequentemente, é muito próxima da qualidade da luz que vem da Lua e das estrelas à noite”, explica McFall-Ngai.
Assim, do ponto de vista dos peixes que olham de baixo para cima, à procura de algo para comer, as lulas ficam camufladas contra o fundo do céu estrelado, uma vez que não lançam uma sombra.
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Bonnie Bassler passa seus dias ouvindo a conversa entre as bactérias e o que ela escutou pode surpreender você. Acontece que esses pequenos organismos unicelulares estão “contando cabeças” para entrar em ação. |
“É como um ‘dispositivo de invisibilidade Klingon’ “, acrescenta ela.
No entanto, as Vibrio fischeri não ficam na lula o tempo todo. Todos os dias, respondendo à marcação da aurora, a lula ejeta 90% das bactérias de volta para o mar. “E aí, enquanto a lula repousa quieta sobre a areia, as bactérias se reproduzem na cripta, de forma que, quando a lula sai no entardecer, está com uma tripulação completa de Vibrio fischeri luminescentes, conta McFall-Ngai.
A chave para este relacionamento simbiótico entre as lulas e as bactérias é um “órgão de luz”.
“O órgão de luz tem semelhanças morfológicas e anatômicas notáveis com os olhos. Tem uma lente, um sucedâneo de iris e tecido refletor”, explica ela.
Pouco depois que os ovos da lula eclodem, os recém-nascidos “convidam” as bactérias jeitosas a entrar.
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Um novo estudo revela que esta moréia – que pode chegar até quase três metros – captura e consome suas presas (usualmente grandes peixes, polvos e lulas) com uma estratégia sem paralelos que envolve dois conjuntos de mandíbulas. |
A pesquisadora assistente (pós-graduação) Elizabeth Heath-Heckman realiza estudos microscópicos das lulas recém-nascidas, com apenas alguns dias de vida. “Existem algumas estruturas que são específicas do órgão de luz dos bebes, em oposição ao órgão de luz de um adulto”, diz ela. “Os jovens tem protrusões chamadas apêndices que os ajudam a coletar água do mar, trazendo as bactérias para dentro do órgão de luz”.
“As bactérias vivem dentro da lula, mas não dentro das células da lula”, continua Heath-Heckman. “Assim, temos essa espécie de caverna, este tipo de ninho que a lula cria para as bactérias”.
Então, que vantagem as bactérias tiram desse relacionamento?
“Sempre que as bactérias estiverem em um ambiente onde possam obter nutrientes e aumentar sua população, esse será um bom lugar para estar”, explica McFall-Ngai.
Essa estratégia de contra-iluminação anti-predadores pode ter várias aplicações para a espécie humana. .
Experts em ciências de materiais da Força Aérea dos EUA já estão estudando possíveis melhoramentos nas camuflagens por meio das qualidades refletoras da simbiose lulas-bactérias. Os cientistas também querem saber mais sobre como as duas espécies se comunicam.
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A fêmea da lula sépia Euprymna scolopes bota camadas de 100 a 200 ovos no cascalho de coral e os recobre com uma camada de areia. Após cerca de 20 dias, os ovos eclodem e os animais recém-nascidos imediatamente ficam prontos para serem colonizados pelas Vibrio fischeri presentes nas águas vizinhas. |
“Então, no nível mais básico, nós estamos perguntando como as células animais falam com as células bacterianas: qual é a linguagem comum às duas e o que foi conservado ao longo da história evolutiva desta conversa”, prossegue McFall-Ngai, que também está tentando que tipo de sinal as lulas recém-nascidas usam para atrair inicialmente as “boas” bactérias. “Como é que o animal sabe que elas são um simbionte benéfico e não um patógeno”? Esse é outro aspecto do estudo que pode auxiliar o conhecimento da fisiologia e da medicina para seres humanos.
As lulas havaianas vivem apenas por um ano, mas existem populações saudáveis delas onde McFall-Ngai e seus colegas coletam os animais na Baia Kaneohe, na ilha havaiana de Oahu. McFall-Ngai diz, também, que esse é um animal fascinante para ser estudado.
“Elas são animais realmente bonitos. Elas também são de tamanho adequado, nem muito grandes, nem muito pequenas. Alguém me disse certa vez: ‘estude algo do tamanho de seu polegar’ e esse é exatamente o tamanho delas, mas elas são realmente exóticas”, acrescenta ela.
E são “cabeças”!
“Elas são parentes dos polvos, animais realmente espertos. Elas muito provavelmente são mais espertas do que os peixes, com cérebros bem grandes com relação ao tamanho do corpo”, observa ela.
Do ponto de vista da pesquisa em geral, McFall-Ngai diz que se sente realmente afortunada em ser uma cientista. “Eu acho que deve ser uma dádiva para qualquer cientista, se encontrar em uma carreira e estar sempre animada acerca da próxima pergunta e sobre o que os estudantes estarão descobrindo”.
Miles O’Brien, Correspondente da Science Nation
Marsha Walton, Produtora da Science Nation
Cientistas bisbilhotam a “conversa” entre bactérias
Traduzido de: Scientists Eavesdrop on Bacteria Conversation
A descoberta de como as bactérias se comunicam entre si pode levar a novos tipos de antibióticos e a meios de melhorar o desempenho das bactérias “amigas”
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No lado esquerdo desta Placa de Petri aparecem quatro moléculas de RNA que controlam o sentido de quorum dessas bactérias. |
30 de junho de 2010
Por Raima Larter, National Science Foundation, [email protected]
Bonnie Bassler passa seus dias escutando as bactérias conversando entre si e o que ela ouviu, pode lhe surpreender.
Acontece que esses minúsculos organismos unicelulares estão fazendo uma chamada. Cada conversa sussurada é uma tentativa de contar quantas delas de um mesmo gênero estão presentes, antes de tentarem montar um ataque contra o organismo hospedeito que pode muito bem ser o seu corpo.
Como Bassler explica, as bactérias “são pequenas demais para causar um impacto no ambiente se agirem como indivíduos isolados”. No entanto, o que elas não tem em tamanho, tem nos números. Enquanto nosso corpo contem cerca de um trilhão de nossas próprias células, nós tambem somos hospedeiros para 10 trilhões de células bacterianas que moram em nossa pele ou no interior de nossos órgãos.
Embora nem todas essas bactérias sejam nocivas para nós, algumas são invasoras que querem nos causar mal, e quando os números das bactérias – de cólera, por exemplo – aumentam até um nivel crítico, se cuide! – esse bate-papo pode se tornar em um ataque coordenado onde as bactérias de cólera começam a liberar toxinas a uma.
As bactérias se comunicam por meio de uma linguagem química, liberando pequenas moléculas no meio circundante que podem ser detectadas por receptores na superfície das outras células bacterianas. Quando um nivel crítico de moléculas sinalizadoras é atingido, cada batéria isolada sabe que um número suficiente de suas amigas está por perto para entrar em ação. Esse processo é conhecido como sentido de quorum.
O trabalho de Bassler sobre a comunicação entre bactérias nasceu de seu interesse em saber como as informações fluem entre as células de nossos próprios corpos. “Se pudermos entender as regras ou paradigmas que governam o processo entre as bactérias”, argumenta ela, “o que aprendermos pode ser válido para organismos mais complexos”.
Muito embora o sentido de quorum seja usado por bactérias virulentas para infectar seus hospedeiros, ele tambem é usado por outros micróbios mais benignos para ações coordenadas. Um exemplo vívido ocorre dentro da Lula “de Cotoco” Havaiana (Hawaiian Bobtail Squid), que caça à noite usando uma luz produzida dentro de seu próprio corpo. Na verdade, a luz não é criada pela lula, mas por uma massa de microorganismos marinhos luminescentes, conhecidos como Vibrio fischeri, que a lula carrega consigo.
Cada bactéria V. fischeri produz sua própria luz, mas o brilho seria tão tênue que seria indetectável, de forma que o micróbio fecha seu maquinismo produtor de luz quando o número de bactérias presentes é pequeno. Dessa forma, ela pode armazenar suas moléculas geradoras de luz até que um número suficiente de irmãs esteja presente para produzir uma luz brilhante e bem visível.
A tripulação de bactérias luminescentes da lula cresce e se multiplica durante o dia dentro do corpo da lula, enviando, de vez em quando, sinais químicos para realizar um recenseamento. Com o cair da noite, a população atinge um nivel significativo para a produção de uma intensidade de luz visivel. Quando esse ponto é atingido, a população de bactérias V. fischeri liga simultaneamente sua aparelhagem de iluminação e a lula brilhante sai para caçar.
Uma vez que micróbios virulentos, tais como a bactéria Vibrio cholerae que causa a doença chamada cólera, depende do sentido de quorum para coordenar seu ataque a nossos corpos, o trabalho de Bassler está ajudando os cientistas a projetarem novos tipos de antibióticos.
As novas drogas funcionariam bloqueando ou a liberação das moléculas de sinalização de quorum, ou desativando seus receptores – em outras palavras, tornando as bactérias surdas ou mudas. Assim, as bactérias jamais saberiam se o número delas presentes é o suficiente para começar a emissão de toxinas, de forma que a infexção é evitada.
Essa maneira de interferir na comunicação das bactérias, constituiria uma classe de antibióticos inteiramente nova, o que poderia particularmente bom para lidar com bactérias resistentes a antibióticos que surgiram ultimamente.
E, além de atrapalhar as bactérias nocivas como a V. cholerae, Bassler sugere que suas descobertas sobre o sentido de quorum podem ser úteis para melhorar o desempenho das boas bactérias existentes em nosso corpo, tais como aquela em nosso instestino que auxilia a digestão de alimentos. Ela acredita tambem que a compreensão dos mecanismos de comunicação das bactérias pode levar a uma compreensão mais profunda de como a vasta rede de células e nossos corpos trabalha como um todo integrado.
Nossas células usam um mecanismo de comunicação muito semelhante ao sentido de quorum. Algumas das células de nosso corpo liberam sinais químicos, tais como hormônios ou neurotransmissores, que são detectados por outros tipos de células através de um processo espantosamente semelhante ao das bactérias quorum-sensíveis. Essa comunicação química é, na verdade, usada por nossas células para se manterem organizadas – nós jamais vemos células cardíacas ficando confusas e agindo como células da pele ou dos rins, por exemplo.
E é aos mais humildes organismos – bactérias – a quem devemos agradecer por essa complexa sinfonuia de sinais químicos que mantem as células de nosso corpo oranizadas por local e função. Nosso corpo funciona como um todo integrado graças a um simples processo de comunicação química, desenvolvido há muito tempo por pequeninas criaturas por uma simples razão: contar “cabeças” e descobrir quantos amigos havia nas vizinhanças.
Abelhas que fazem ninhos com pétalas
American Museum of
Natural History
Traduzido daqui: Bees that nest in petals
Cientistas dos EUA, Turquia, Suiça e Iran descrevem o ninho de uma rara abelha solitária
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Em uma rara coincidência, grupos de pesquisadores que trabalhavam simultaneamente na Turquia e no Iran descobriram no mesmo dia como uma rara espécie de abelhas constroi seu ninho subterrâneo. As fêmeas da espécie solitária Osima
(Ozbekosima) avoseta embrulham os alvéolos com pétalas de flores cor de rosa, amarelas, azuis e roxas. Os alvéolos fornecem os nutrientes necessários para o crescimento e amadurecimento das larvas e protegem a próxima geração até o fim do inverno. A nova pesquisa foi publicada em fevereiro em American Museum Novitates.
“Foi uma total coincidência nós todos termos descoberto este comportamento incomum no mesmo dia”, diz Jerome Rozen, curador da Divisão de Zoologia de Invertebrados do Museu Americano de História Natural. Rozen e seus colegas estavam trabalhando próximos de Antalya, Turquia, enquanto outro grupo de pesquisadores estava no campo na província de Fars, Iran. “Eu estou muito orgulhoso de termos tantos autores contribuindo para este artigo”.
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As abelhas são os animais polinizadores mais importantes que vivem hoje, e muitas plantas florescentes dependem de abelhas para se reproduzirem. Acontece que cerca de 75% das espécies de abelhas — e há cerca de 20.000 espécies descritas — são solitárias. Isso signiifica que, para a maioria das abelhas, uma fêmea constroi um ninho para ela e provê cada alvéolo do ninho com alimentos para as larvas de sua descendência. Quando cada alvéolo fica pronto, a fêmea deposita um ovo e fecha o ninho se houver só um alvéolo por ninho. Os ninhos — encontrados em buracos no chão — precisam ser protegidos de várias ameaças potenciais a sua estrutura fíisica, tais como a compactação do solo, ressecamento, ou aquecimento excessivo. A sobrevivência das espécies de abelhas solitárias também depende de proteção contra fungos, virus, bactérias, parasitas e predadores.
Na espécie O. avosetta, a fêmea faz seu ninho com uma ou duas câmaras verticais, próximas da superfície, ou de 1,5 a 5 cm abaixo dela. Entrando por cima, a fêmea reveste cada câmara com pétalas superpostas de baixo para cima. Então a fêmea leva uma lama tipo argilosa para o ninho, espalha uma camada fina (cerca de 0,5 mm de espessura) sobre as pétalas e dá o acabamento ao revestimento com outra camada de pétalas. O ninho é basicamente um sanduiche de pétalas, construido no escuro.
Quando a estrutura fica pronta, a fêmea da O. avosetta
recolhe provisões de uma mistura pegajosa de néctar e pólen e a deposita no fundo da câmara. Um ovo é posto sobre o suprimento e a câmara cuidadosamente fechada dobrando as pétalas no topo. Então o ninho é lacrado com uma tampa de lama, selando a jovem abelha em uma câmara úmida que enrijece e protege a larva enquanto ela consome as provisões, tece um casulo e cai em um sono de 10 meses até a primavera. Os ninhos da espécie pode ser parasitados por uma vespa que ponha um ovo na câmara e mate o ovo de O. avosetta com suas mandíbulas largas e devore as provisões.
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“Nessa espécie, a fêmea decora as paredes de seus alvéolos com grandes pedaços de pétalas ou mesmo pétalas inteiras, frequentemente de várias cores”, diz Rozen. “Infelizmente, suas larvas jamais apreciam as cores brilhantes do ninho porque não tem olhos — e, de qualquer forma, precisariam de uma lanterna!”
Alem de Rozen, os autores do artigo são Hikmet Özbek do Departamento de Proteção de Plantas da Universidade Atatürk, em Erzurum, Turquia; John S.
Ascher da Divisão de Zoologia de Invertebrados do Museu; Claudio
Sedivy e Andreas Müller do ETH de Entomologia Aplicada de Zurique, Suiça; Christophe Praz do Departamento de Entomologia da Universidade Cornell em Ithaca, Nova York, EUA; e Alireza Monfared do Departamento de Proteção de Plantas da Universidade Yasouj, em Yasouj, Iran. Os fundos para esta pesquisa foram fornecidos por Robert G. Goelet, o Museu Americano de História Natural e outros indivíduos e instituições.
Nota do Tradutor: não sei se me espanto mais com minha ignorância sobre o assunto, ou se com o fato de ser tão pouco conhecido o fato de que a maioria das espécies de abelhas não vive em colméias…
Magnetômetros no bico
Um magnetômetro na parte superior dos bicos das aves?
Como identificar sistemas magneto-sensíveis em vários organismos
FRANKFURT — Pequenos ramos de nervos que contém ferro, na parte superior dos bicos das aves pode servir como um magnetômetro para medir o vetor (intensidade e inclinação) do campo magnético da Terra e não somente funcionarem como uma bússola magnética que indica apenas a direção das linhas do campo magnético. Já fazem alguns anos que os neuro-biólogos de Frankfurt, Dra.Gerta Fleissner e seu marido Prof. Dr. Günther Fleissner, descobriram essas estruturas em pombos-correio e, em estreita cooperação com o físico experimentar Dr. Gerald Falkenberg (DESY Hamburg), identificado os óxidos de ferro essenciais.”Após termos exibido o sistema de dendritos com compartimentos sub-celulares distintos contendo ferro em pombos-correio, a questão imediata que se seguiu foi se poderíamos encontrar sistemas dendríticos semelhantes em outras espécies de aves também”, comenta Gerta Fleissner, a principal investigadora. Neste meio tempo, eles foram capazes de descrever estruturas similares e potencialmente satisfatórias nos bicos de diversas espécies de aves. Medições de fluorescência em Raios-X feitas no DESY, demonstraram que os óxidos de ferro dentro desses dendritos nervosos são idênticos. Estas descobertas foram publicadas, há poucos dias, em PlosOne.
Um número maior do que cerca de 500 dendritos na periferia codifica a informação sobre o campo magnético que é integrada pelo sistema nervoso central em um mapa magnético. Obviamente não vem ao caso se a ave usa esse mapa magnético para navegação magnética de longa distância, ou não: o equipamento pode ser encontrado em pássaros migratórios, tais como os piscos-de-peito-ruivo e felosas-das-figueiras, assim como nas galinhas domésticas. “Essa descoberta é surpreendente, já que os pássaros estudados têm diferentes estilos de vida e têm que realizar tarefas de orientação diferentes: pombos-correio, treinados para retornar de diferentes lugares para sua casa, migratórios de curtas distâncias como o pisco-de-peito-ruivo, migratórios de longas distâncias como felosas-das-figueiras e os decididamente domésticos como as galinhas”, explica Gerta Fleissner.
A fim de produzir indícios convincentes, foram realizadas vários milhares de medições comparativas. O tecido dos bicos foi estudado sob o microscópio para identificar os locais “quentes” que continham ferro, como base para subsequentes análises fisico-químicas. No Hamburg Synchrotron
Strahlungslabor no DESY, a distribuição e a quantidade de vários elementos foi topograficamente mapeada por um dispositivo de raios-X de alta resolução. “Aqui, o tecido dos bicos pode ser investigado sem destruição por processos histológicos referentes à posição e à natureza detalhada dos compostos magnéticos ferrosos dentro dos dendritos”, explica Gerta Fleissner, enfatizando que a cooperação com o físico experimental Gerald Falkenberg como líder do projeto no DESY foi essencial para essa descoberta científica.
Os compostos ferrosos especializados dentro dos dendritos amplificam localmente o campo magnético da Terra e, assim, induzem um potencial receptivo inicial. Muito provavelmente, cada um desses mais de 500 dendritos codifica apenas uma direção do campo magnético. Esses dados espaciais são processados no cérebro da ave e, devidamente integrados, servem para compor um mapa magnético que facilita a orientação espacial. Se esse mapa magnético é consultado ou não, depende da espécie de ave e de sua motivação corrente para fazê-lo: pássaros migratórios, por exemplo, exibem orientação magnética apenas durante seu período de inquietação migratória, como demonstrado nas várias experiências de comportamento realizadas pelo Prof. Wolfgang
Wiltschko, que descobriu a navegação guiada por campos magnéticos nas aves. A cooperação com sua equipe de pesquisas sugere que a bússola magnética e o sentido de mapa magnético se baseiam em mecanismos diferentes e se funcionam em locais diferentes: a bússola funciona nos olhos e o magnetômetro no bico.
“Os resultados agora publicados claramente desmentem os velhos mitos referentes à magneto-sensitividade ser processada em locais aleatórios do corpo [das aves], tais como o sangue, o cérebro, ou os ossos da cabeça. Em lugar disto, eles apresentam um conceito sólido sobre como identificar os sistema magneto-sensíveis em vários organismos”, relata alegremente Günther Fleissner. Esses dados claros e facilmente reproduzíveis podem ser usados como base para futuros projetos experimentais que podem elucidar os variados passos entre a percepção do campo magnético e seu uso como um farol de navegação.
O projeto foi finanaciado pelas Fundações de Frankfurt (Stiftung
Polytechnische Gesellschaft e Kassel-Stiftung), pelo “Freunde und
Förderer” da Universidade Goethe, pelo ZEN-program do Hertie-Stiftung e o Deutsche Forschungsgemeinschaft. As medições elaboradas no HASYLAB foram patrocinadaas pela Fundação Helmholtz.
Referência: Falkenberg G, Fleissner Ge, Schuchardt K, Kuehbacher M,
Thalau P, et al. (2010) Avian Magnetoreception: Elaborate Iron Mineral
Containing Dendrites in the Upper Beak Seem to Be a Common Feature of
Birds. PLoS ONE 5(2): e9231. doi:10.1371/journal.pone.0009231
([email protected])
Nota do Tradutor:
Eu adoraria ver experiências semelhantes serem realizadas em diversos outros tipos de animais, especialmente nos répteis… mais especialmente ainda em repteis pré-históricos.
Nas pegadas da natureza
[ Livremente traduzido de Following in the Footsteps of Nature ]
Pesquisadores chegam um passo mais perto da natureza com o desenvolvimento de polímeros e adesão direcional que seguem o modelo das patas de uma lagartixa
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Pesquisadores finanaciados pela NSF colaboraram para o desenvolvimento de um adesivo sintético “tipo lagartixa”. |
9 de fevereiro de 2010
A nanotecnologia não só aproximou a natureza da engenharia, como também encorajou a colaboração entre pesquisadores de diferentes disciplinas. Em uma dessas colaborações, dois pesquisadores exploraram a extraordinária capacidade de grudar dos pés das lagartixas para desenvolver um adesivo sintético para ajudar robos a escalar paredes.
Os pesquisadores financiados pela NSF Mark Cutkosky, engenheiro da Universidade Stanford, e Kellar Autumn, um biólogo do Lewis and Clark College, trabalharam em conjunto para desenvolver um adesivo sintético “tipo lagartixa” que funciona da mesma forma que as cerdas nas patas das lagartixas para aplicações em aparelhos escaladores. A equipe descobriu os princípios de física fundamentais por trás da adesividade das lagartixas que permitiu a invenção de uma nano-estrutura adesiva.
A inspiração veio da lagartixa Tokay, uma das lagartixas maiores e mais pesadas.
“O desafio era simplesmente levar os robos a um lugar onde jamais tinham estado, por exemplo, escalando paredes de edifícios”, descreve Cutkosky. “Se os robos puderem escalar superfícies verticais, eles poderão ser usados na inspeção de edifícios, pontes e outros locais de difícil acesso”.
Cutkosky recebeu uma verba de pesquisa no valor de US$ 1 milhão da National Science Foundation, ao longo de quatro anos, para desenvolver o primeiro adesivo “tipo lagartixa” (gecko-like synthetic adhesive = GSA) que funciona de forma igual às verdadeiras cerdas de lagartixas. Autumn recebeu dois financiamentos para a contínua pesquisa sobre a adesividade das lagartixas. A equipe de Cutkosky trabalhou em conjunto com Kellar Autumn e seu laboratório de lagartixas para estabelecer se um adesivo sintético poderia ser empregado em robos.
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O pé de uma lagartixa tem um sofisticado sistema de adesão que emprega forças de van der Waals. |
“A cooperação com o grupo de Mark foi incrivelmente produtiva. Com base nas medições das micro-forças, nós estabelecemos a hipótese de que uma ação conjunta da tensão de cisalhamento e a adesão era a responsável pelo sistema de aderência das lagartixas”, explica Autumn.
A pata de uma lagartixa possui um sistema de aderência sofisticado que emprega as forças de van der Waals, a atração básica entre moléculas. As forças de van der Waals permitem que as lagartixas escalem e se pendurem em uma superfície lisa e vertical com apenas um dedo.
Cutkosky e sua equipe vêm desenhando robos bio-inspirados que usam as forças de van der Waals. Seu projeto mais recente é o “stickybot” (literalmente: “robo-grudento”), um robo que tem suportes semelhantes às patas das lagartixas que lhe permitem escalar paredes e edifícios.
Projeto bio-inspirado em nano-escala
O intrincado trabalho da natureza ocorre eu uma escala minúscula, abaixo dos limites de nossa visão. Por baixo da superfície da pata de uma lagartixa existe uma hierarquia de três níveis de estruturas. O primeiro nível é composto de lâmelas que são uma série de estruturas que se parecem com flapes em um microscópio. As lâmelas se dividem em estruturas menores, mais finas do que um cabelo humano. Estas, por sua vez, se ramificam em pequenas extremidades chamadas espátulas que têm apenas algumas centenas de nanômetros.
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Sangbae Kim e Mark Cutkosky desenvolveram um robo, inspirado em lagartixas, chamado “stickybot”. |
“O que acontece, então, é que a lagartixa é capaz de se acomodar a superfícies que vão de dezenas ou centenas de nanômetros até a ordem dos centímetros”, explica Cutkosky. “É algo muito legal, quase de natureza fractal”
As estruturas que compõem os diferentes níveis da hierarquia tem um comportamento similar em várias escalas de comprimento.
A estrutura dos dedos da lagartixa só fica adesiva quando exerce esforço em uma determinada direção e a lagartixa pode controlar a adesão alinhando suas micro-estruturas e as pondo em contato imediato com a superfície. O “stickybot” segue os mesmos princípios de uma lagartixa, porém precisa ajustar a orientação de seus pés enquanto escala, para se assegurar que os dedos estejam sempre exercendo esforço na direção apropriada para a adesão.
Cutkosky e Autumn fizeram estruturas sintéticas que seguem o projeto da pata de uma lagartixa. No presente, eles obtiveram uma hierarquia de duas camadas de polímero com adesão direcional. Não é o suficiente para que o “stickybot” consiga escalar paredes, porém sempre se pode fazer aperfeiçoamentos.
“Tudo se resume em quanta adesão se consegue por unidade de área. A lagartixa pode aguentar facilmente seu próprio peso em um único dedo. Na verdade, dá e sobra. Sem os mais recentes e melhores adesivos, eu acho que o “stickybot” mal pudesse suportar seu peso em um único dedo. Nós não chegamos nem perto de uma lagartixa. Fundamentalmente, isso se resume [à correlação entre] o peso do robo e quantos pascais se pode tirar de seu material”, afirma Cutkosky.
O Pascal é uma medida de força por unidade de área que permite aos pesquisadores, Cutkosky, estabelecer quanta tensão a adesão sintética pode tolerar. Isso ajuda a calibrar como o adesivo será desenvolvido e como ele poderá ser modificado no futuro.
O futuro do “stickybot”
O “stickybot” emprega três princípios principais para escalar superfícies lisas: ajustagem hierárquica para se adequar em níveis dos micrômetros aos centímetros, adesão direcional para se prender e desprender suavemente de uma superfície e controle de força para controlar as forças de atrito nos pés. Apesar do “stickybot” conseguir escalar superfícies verticais e lisas, Cutkosky espera desenvolver um robo capaz de escalar uma ampla gama de superfícies.
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O “stickybot” emprega os mesmos princípios que uma lagartixa, fazendo uso da adesão seca para escalar paredes. |
“Vamos continuar tentando melhorar o adesivo seco em si, mas, independente disso, estamos trabalhando em um novo [modelo de] “stickybot”. Tornar os tornozelos do robo giratórios é, provavelmente, o primeiro passo, mas também queremos melhorar o sensoreamento e o controle. Atualmente, o “stickybot” não tem muitos sensores, de forma que, se ele estiver escalando e ficar em dificuldades, ele não fica sabendo disso e acaba caindo”, disse Cutkosky.
A pesquisa em conjunto de Cutkosky e Autumn mostrou que a ciência de materiais está tentando seguir os passo da natureza.
“A natureza tem a enorme vantagem de poder criar e diferenciar célula por célula. Enquanto isso, quando fabricamos coisas, usamos processos que vão “de cima para baixo” e, assim, cada camada fica difícil e cara para obter”, conclui Cutkosky.
| – | por Gwendolyn Morgan |
A blindagem do caracol
[ Livremente traduzido de: The Fantastic Armor of a Wonder Snail ]
Exoesqueleto de um recém-descoberto molusco gastrópode pode ajudar o desenvolvimento de novos materiais resistentes
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Um molusco das profundezas do mar tem uma casca que o protege de ataques penetrantes. |
18 de janeiro de 2010
Nas profundezas do campo de Kairei de fontes hidrotermais, a quatro quilômetros e meio de profundidade no Oceano Índico, os cientistas descobriram um molusco gastrópode cuja blindagem pode ajudar no desenvolvimento de materiais resistentes a cargas e de proteção em todas as áreas, de fuselagens de aeronaves a material esportivo.
Os pesquisadores do Centro de Pesqsuisas em Ciências e Engenharia de Material no Instituto de Tecnologia de Massachsetts, com o apoio da Fundação Nacional de Ciências, estão estudando as propriedades físicas e mecânicas da casca do molusco. Um relatório, intitulado “Protection mechanisms of
the iron-plated armor of a deep sea hydrothermal vent gastropod” (Mecanismo de proteção da couraça revestida com ferro de um gastrópode de uma fonte hidrotermal do fundo do mar), será publicado esta semana em Proceedings of the National Academy of Sciences.
O assim chamado “gastrópode dos pés-escamosos” (“scaly-foot gastropod”) tem uma concha sem igual com três camadas que pode conter novos princípios para projetos de mecânica no futuro. Mais especificamente, ele tem uma camada interna altamente calcificada e uma camada intermediária espessa. No entanto é sua camada externa extraordinária, fundida com sulfeto de ferro, que entusiasma os pesquisadores.
O campo de Kairei é uma série de profundas fendas na superfície do planeta ao longo de uma cadeia de montanhas vulcânicas abaixo do Oceano Índico. Nela, os pesquisadores de uma expedição descobriram esse caracol, até então desconhecido, em 1999.
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A camada externa da casca do gastrópode de pés-escamosos é fundida com sulfeto de ferro granulado. |
Christine Ortiz, líder do projeto no Departamento de Ciências e Engenharia de Materiais do MIT, explica: “Os fluidos das fontes hidrotermais têm uma alta concentração de sulfetos e metais, mas este molusco é único por incorporar esses materiais abundantes no ambiente na estrutura de sua casca. Nós ficamos interessados em estudar a estrutura e as propriedades de cada camada, para ver como elas se comportam mecanicamente”, acrescentando que a cmada interior orgânica também apresenta interesse.
Os pesquisadores se mostraram particularmente interessados nas vantagens que a estrutura apresenta para a proteção contra ataques penetrantes vindos de predadores. A compreensão disto pode fornecer novas idéias para materiais que podem ser empregados em automóveis, caminhões e empregos militares.
Para testar as propriedades da casca, os pesquisadores realizaram experiências que simularam ataques genéricos de predadores, usando tanto modelos de computador, como testes de indentação. O teste de indentação envolveu golpear o topo da casca com a ponta afiada de uma sonda para medir a dureza e rigidez da casca.
Foram encontrados alguns predadores em potencial na mesma região do gastrópode de pés- escamados. Um dos predadores, o caracol conídeo,
usa um dente em forma de arpão para furar a casca e injetar um veneno paralizante. Além deles, sabe-se que caranguejos do mar costumam prender gastrópodes com suas piunças e tentam perfurar suas conchas e/ou espremê-los, algumas vezes durante dias, até que a casca dos moluscos se quebre.
Os testes levaram à conclusão de que “cada camada do exoesqueleto [do molusco] é responsável por tarefas distintas e multifuncionais na proteção mecânica”, relatam Ortiz e seus colegas. Os testes revelam que a casca “apresenta vantagens em termos de resistência à penetração, dissipação de energia, mitigação de fraturas e seu reparo, redução de mossas e resistência a cargas de flexão e tensão”.
Ainda segunto Ortiz, “nosso estudo indica que o gstrópode de pés-escamados experimenta mecanismos de deformação e proteção muito diferentes dos demais gastrópodes. Ele tem uma proteção muito eficaz, mais do que os moluscos comuns”.
O projeto foi secundado por pesquisadores da Raytheon, Inc., Marlboro, Massachusetts e da Asylum Research, Santa Barbara, Califórnia.
ISNS: “Sugando para sobreviver”
Da capilaridade a línguas em forma de canudo que atuam como sifão, mosquitos, beija-flores e borboletas empregam uma sofisticada mecânica para sugar os líquidos com nutrientes
9, de dezembro de 2009
Por Phillip F. Schewe e Devin Powell
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WASHINGTON
(ISNS) — Se encolhermos um ser humano até o tamanho de um inseto, ele não vai mais conseguir chupar limonada por um canudinho. As forças que mantém o líquido junto seriam simplesmente grandes demais para serem vencidas nessa escala microscópica.
Várias das menores criaturas na natureza exibem dispositivos anatômicos especiais que lhes permitem sugar o líquido necessário a sua alimentação. Outros exercem quase nenhuma pressão, empregando sifões que extraem o fluido com um mínimo de esforço. Durante um recente congresso sobre dinâmica de fluidos, os cientistas identificaram vários animais que dependem inteiramente da ligeira diferença de pressão dos sifões para transferir os líquidos – sua principal fonte de alimentos – para dentro de seus corpos.
DENTRO DA CABEÇA DE UM MOSQUITO
Quando um mosquito pica sua pele, é sempre uma fêmea adulta que está causando o incômodo. As fêmeas de mosquito precisam das proteínas e do ferro encontrados no sangue para produzir ovos e são capazes de extrair mais do que três vezes seu próprio peso original em sangue.
Sang Joon Lee, da Universidade Pohang de Ciência e Tecnologia na Coréia do Sul, relatou que esse processo de alimentação se dá em quatro fases. Primeiro, a mosquito pousa e insere seu estilete em forma de baioneta em sua vítima. Então, ela estabelece a melhor profundidade de penetração e, depois, começa a sugar. Finalmente, a mosquito se ergue sobre as patas dianteiras, extraindo o estilete.
Alguns poucos estudos teóricos sobre essa sequência tinham sido feitos anteriormente, mas faltavam informações detalhadas sobre exatamente como o sangue flui da vítima para a mosquito. O estudo de Lee examinou o interior da cabeça do mosquito para medir exatamente o fluxo produzido por dois conjuntos de bombas alternativas que se movimentam em vai-e-vem, tal como o ritmo de um coração de um mamífero. Lee foi o primeiro a dar um sumário dessa ação coordenada que maximiza a força de sucção e regula o movimento do sangue para dentro do trato digestivo do inseto.
A LÍNGUA ORIGAMI DO BEIJA-FLOR
Os movimentos extremamente rápidos e a capacidade de voo pairado de um beija-flor são uma grande carga sobre seu metabolismo. John Bush do Massachusetts Institute of Technology em Cambridge, Massachusetts, afirma que o elemento crucial do sistema de coleta de néctar do beija-flor é sua língua. O tamanho médio da língua de um beija-flor é um pouco menor do que uma polegada, o que é o dobro do comprimento do bico.
Quando mergulhada em néctar, a língua se enrola em um formato de canudo cilíndrico que funciona como um sifão. O néctar sobe rapidamente pela coluna por ação capilar – o mesmo fenômeno que faz uma toalha de papel absorver um líquido – permitindo que o beija-flor encha sua língua até 20 vezes por segundo. Após cada mergulho, o néctar é liberado pela língua e engolido.
Os modelos de computador de Bush, o primeiro a analisar a mecânica desse processo em detalhes, revelaram que dobrar a língua como uma espécie de “origami capilar” exige muito pouco esforço por parte do beija-flor. A língua se dobra devido a forças de tensão superficial que montam automaticamente o sifão.
Segundo Bush: “A maior parte das estratégias para beber na natureza tem, ou eventualmente terão, similares industriais”.
BORBOLETAS E TOALHAS DE PAPEL
A tromba de uma borboleta se parece com um canudo – longo, fino e usado para sugar – mas funciona mais como uma toalha de papel, de acordo com Konstantin Kornev da Universidade Clemson. Ele espera ser capaz de tomar emprestado o truque desse pedaço da anatomia do inseto para criar pequenas sondas capazes de retirar amostras de fluidos dentro de células.
No mundo em pequena escala de uma borboleta, os líquidos parecem mais espessos e resistentes à sucção. O alimento do inseto – água, fluidos animais, sucos de frutas – têm viscosidades extremamente variadas. Seriam necessárias enormes pressões para movimentar os líquidos, se os insetos dependessem de um sistema de bombas para se alimentar.
“Nenhuma bomba suportaria esse tipo de pressão”, afirma Kornev. “O líquido ferveria espontaneamente”.
As descobertas de Kornev indicam que, em lugar de bombear, as borboletas sugam o líquido para cima usando a capilaridade. A tromba se parece com uma toalha de papel enrolada, com pequenos sulcos que puxam para cima o líquido ao longo das bordas, carregando consigo a gota de líquido por dentro do meio do tubo.
Kornev recebeu recentemente uma verba da Fundação Nacional de Ciências para desenvolver sondas artificiais feitas de nano-fibras que empregam um sistema similar para extrair o líquido viscoso que há dentro das células e examinar seu conteúdo.
Este texto é fornecido para a media pelo Inside Science News Service, que é apoiado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics), uma editora sem fins lucrativos de periódicos de ciência.
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