Dos espinhos de cactos às presas de cobras, a função impulsiona a evolução das ferramentas de perfuração da natureza
Espinhos dos cactos, ferrões de vespas, órgãos genitais de caracóis e dentes de tubarões têm muito mais em comum do que parece à primeira vista
A maioria das pessoas provavelmente não pensa na complexidade da natureza quando leva uma picada de abelha ou espeta o dedo em uma rosa. O ato perfurar algo com uma ferramenta afiada é incrivelmente comum no mundo natural. Exemplos de ferramentas de perfuração podem ser encontrados em toda parte: em mamíferos, cobras, pássaros, peixes, insetos, caracóis, águas-vivas, plantas, fungos, bactérias e até em vírus. Sua proliferação leva a uma contradição: se todas essas ferramentas de perfuração fazem essencialmente a mesma coisa, por que elas têm aparências, e às vezes comportamentos, tão diferentes?
É essa contradição que despertou minha curiosidade como cientista que estuda biomecânica, um campo que utiliza a física para compreender a diversidade biológica. Nos últimos 10 anos, os integrantes do meu laboratório e eu examinamos a física da perfuração na tentativa de compreender a ampla diversidade de ferramentas de perfuração que aparecem no mundo natural.
Em um artigo recente, analisamos 143 espécies e descobrimos uma relação maravilhosamente complexa entre a forma de uma ferramenta de perfuração e a finalidade para a qual ela é utilizada.
A ferramenta certa para cada tarefa
As ferramentas de perfuração da natureza são utilizadas para uma variedade de tarefas diferentes, e essas tarefas frequentemente determinam como ela evoluiu.
Por exemplo, as víboras usam suas presas para injetar veneno nos animais que caçam. Essa injeção ocorre durante o ataque, quando a cobra precisa perfurar, injetar e, em seguida, retirar o dente e a cabeça. Não é de se surpreender que as presas das víboras tenham evoluído para serem lisas, de modo que possam ser retiradas facilmente após a perfuração e a injeção.
Nem todas as ferramentas de perfuração, no entanto, querem ser removidas.
O cholla saltador (Cylindropuntia fulgida) é um cacto que se reproduz por meio da disseminação de clones. Quando os animais roçam no cacto, parte dele fica presa neles, se desprende da planta principal e pega carona. Por fim, o cacto "passageiro" eventualmente cai e se torna um novo indivíduo. A razão pela qual o cholla consegue se agarrar tão bem é que seus espinhos são cobertos por farpas voltadas para trás, que garantem que eles fiquem presos na pele de quem os carrega.
Mas mesmo dentro de um grupo de animais aparentemente relacionado pode haver grandes diferenças.
Em um comportamento que parece saído de um filme de terror, vespas parasitóides injetam seus ovos em outros animais, onde eles eclodem e consomem o hospedeiro. Os diversos hospedeiros desses parasitas, no entanto, podem viver em uma variedade de lugares, como em figos, folhas ou até nas profundezas de madeira podre. Como resultado, diferentes vespas parasitóides desenvolveram uma ampla variedade de formatos e tamanhos de ferrões para lidar com essa diversidade de alvos.
Por exemplo, vespas que têm como alvo hospedeiros que se escondem nas profundezas de materiais como frutas ou madeira podre têm ferrões particularmente longos. Esses ferrões longos podem, na verdade, ser guiados através do material para localizar o hospedeiro escondido.
Companheiros improváveis
Se a evolução leva as ferramentas de perfuração a assumir certas formas para lidar com tarefas específicas, o que acontece se as ferramentas de um animal e de uma planta tiverem essencialmente a mesma função? Nesses casos, a evolução pode levar a semelhanças impressionantes.
Veja o caso do cacto cholla saltador mencionado acima. Suas farpas voltadas para trás se assemelham a telhas sobrepostas em um telhado. Esse mesmo padrão de farpas foi encontrado nos espinhos do porco-espinho.
Embora essas ferramentas sejam feitas de materiais muito diferentes — e uma seja vegetal, enquanto a outra é animal —, elas convergiram para uma forma semelhante porque ambas precisam ficar presas no que quer que estejam perfurando.
Como outro exemplo, eis um enigma: quando um caracol se parece com um tubarão? Quando usa seu "dardo do amor".
Muitos caracóis terrestres têm órgãos genitais masculinos e femininos. Quando esses caracóis trocam esperma durante o acasalamento, eles se perfuram repetidamente com uma estrutura chamada "dardo do amor". Esses dardos são revestidos por uma substância que, acredita-se, torna o parceiro mais propenso a aceitar o esperma.
Embora os cientistas ainda estejam investigando os detalhes, parece que alguns desses dardos têm uma forma plana e triangular, possivelmente para permitir que o dardo penetre mais profundamente e crie aberturas mais amplas para que a substância se infiltre. Esses dardos têm um formato muito semelhante ao de um dente de tubarão, outra ferramenta de perfuração usada para criar aberturas profundas e amplas ao morder a presa.
A natureza é complexa
Esses exemplos são apenas a ponta do iceberg quando se trata da forma e da diversidade das ferramentas de perfuração.
Mas, diante dessa vasta diversidade, basta compreender a física subjacente de como essas ferramentas são utilizadas para encontrar pontos em comum. Esse é o poder de campos interdisciplinares, como a biomecânica, que permitem aos cientistas identificar conexões e padrões entre coisas aparentemente díspares.
Portanto, da próxima vez que você for picado por um mosquito ou pisar em um ouriço-do-mar, pare um momento para se maravilhar com a complexidade das ferramentas perfurantes da natureza, e logo depois de xingar o que quer que tenha te picado.
Philip Anderson recebe financiamento da National Science Foundation.
Este artigo foi publicado no The Conversation Brasil e reproduzido aqui sob a licença Creative Commons
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