As intrincadas listras e manchas encontradas nos padrões dos animais têm sido objeto de curiosidade científica. Num novo estudo, investigadores da Universidade do Colorado em Boulder fornecem novos conhecimentos que podem explicar este fenómeno natural.
O estudo aponta um processo conhecido por ajudar a limpar a roupa como um fator potencial no desenvolvimento desses padrões.
Foco do estudo
“Muitas questões biológicas são fundamentalmente a mesma: como os organismos desenvolvem padrões e formas complicadas quando tudo começa a partir de um aglomerado esférico de células”, disse o primeiro autor do estudo, Benjamin Alessio. “Nosso trabalho usa um mecanismo físico e químico simples para explicar um fenômeno biológico complicado.”
Formação de padrões animais
Esta perspectiva alinha-se com as primeiras especulações do matemático Alan Turing que, mesmo antes da descoberta da dupla hélice do ADN, sugeriu que a formação de padrões poderia ser o resultado de um modelo de reacção-difusão onde os agentes químicos interagem para criar manchas e inibir a sua propagação para formar espaço entre eles.
Difusioforese
Contudo, o modelo de Turing não leva em conta a nitidez dos padrões observados na natureza. Foi durante uma visita ao Birch Aquarium que Alessio notou os padrões precisos de um peixe-caixa que pareciam ser paralelos aos resultados de suas simulações de computador, mostrando listras bem definidas por meio de um processo chamado difusioforese.
Este fenômeno ocorre quando as moléculas se movem em resposta a gradientes de concentração e, assim, influenciam o movimento de outras moléculas.
É um princípio evidente na vida cotidiana, como quando a sujeira é removida da roupa. O sabão se difunde na água menos concentrada e puxa consigo a sujeira, processo que não ocorre se a concentração de sabão na água já for alta.
Como a pesquisa foi conduzida
A equipe fez simulações apenas com as equações de Turing, que produziram padrões borrados, diferentemente do que é observado na natureza. Quando a difusioforese foi incorporada, os resultados mostraram padrões nítidos e vívidos semelhantes aos do boxfish.
A implicação das suas descobertas é que, à medida que os agentes químicos se espalham pelos tecidos, podem arrastar as células produtoras de pigmentos para formações claras e nítidas através da difusioforese – tal como o sabão captura a sujidade.
Significado dos padrões animais
Esta nova teoria tem o potencial de ir além da simples explicação dos padrões animais. Ele oferece novos insights que podem estimular desenvolvimentos em engenharia, ciência de materiais e até mesmo em pesquisa médica.
O co-autor do estudo, Professor Ankur Gupta, espera que a continuação desta pesquisa também possa melhorar a compreensão da formação de padrões, inspirando os cientistas a desenvolver materiais inovadores e até medicamentos.
“Nossas descobertas enfatizam que a difusioforese pode ter sido subestimada no campo da formação de padrões”, disse Gupta.
“Este trabalho não só tem potencial para aplicações nas áreas de engenharia e ciência dos materiais, mas também abre a oportunidade de investigar o papel da difusioforese em processos biológicos, como a formação de embriões e de tumores.”
O estudo está publicado na revista Avanços da Ciência.
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