Um dos organismos mais antigos da Terra, responsável por ajudar a oxigenar a atmosfera primitiva, acaba de revelar um mecanismo físico sofisticado de navegação. Filamentos da cianobactéria Lyngbya lagerheimii não apenas deslizam sobre superfícies — eles fazem curvas sistemáticas para a direita quando deixam ambientes aquosos, guiados por uma combinação de rotação helicoidal e diferenças de velocidade ao longo do próprio corpo.

O fenômeno, descrito no artigo, publicado nesta quinta-feira (27), “Chiral gliding: Right-handed navigation of filamentous cyanobacteria”, publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), mostra como a quiralidade — a propriedade física que distingue direita de esquerda — pode ser transferida da escala molecular para a trajetória macroscópica de um organismo multicelular.

“O que observamos é uma forma inédita de navegação física”, afirmou o físico Andrej Vilfan, do Jožef Stefan Institute, um dos autores do estudo. “Quando o filamento deixa a gota de água e encontra a superfície seca, ele começa invariavelmente a curvar-se para a direita. Essa assimetria não é aleatória.”

Nos experimentos conduzidos no Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization, na Alemanha, os pesquisadores colocaram filamentos de Lyngbya lagerheimii em gotas microscópicas sobre ágar. Enquanto permaneciam totalmente imersos, os filamentos mantinham trajetória reta, apesar de sua flexibilidade.

Mas ao cruzarem a fronteira entre o ambiente hidratado e o ar — quando a extremidade dianteira tocava a superfície exposta — a curvatura surgia de imediato. Em praticamente todos os casos observados, a dobra era para a direita.

“Essa transição física altera dois parâmetros simultaneamente: reduz a velocidade de deslizamento e impõe um torque ao longo do eixo do filamento”, explicou Vahid Nasirimarekani, autor correspondente do estudo. Segundo os dados experimentais, a velocidade fora da gota é cerca de 20% menor do que em meio totalmente aquoso.

Ao confinar os filamentos entre lâminas de vidro — técnica que permitiu visualização detalhada — os cientistas registraram algo crucial: durante o deslizamento, o filamento gira sobre seu próprio eixo em sentido horário, como um saca-rolhas microscópico.

A rotação, medida em aproximadamente 0,8 micrômetro por segundo, ocorre simultaneamente ao movimento translacional. A razão entre as velocidades define um ângulo helicoidal próximo de 60 graus.

Essa rotação já havia sido sugerida em outras cianobactérias, mas agora foi diretamente associada à curvatura direcional.

“Mostramos que a rotação helicoidal, combinada com uma diferença de velocidade entre a parte dianteira — que encontra maior resistência — e o restante do filamento, gera uma força lateral”, disse Leila Abbaspour, que conduziu as simulações computacionais. “Essa força é o que dobra o filamento.”

Para testar se o fenômeno poderia ser explicado apenas por atrito, os pesquisadores desenvolveram simulações físicas bidimensionais. O aumento de fricção ao sair da gota provocava apenas encurvamentos transitórios, aleatórios — tanto para a esquerda quanto para a direita.

O modelo completo, que incorporou a rotação helicoidal e o descompasso de velocidade entre a extremidade dianteira e o restante do corpo, reproduziu fielmente o comportamento observado: curvatura persistente à direita, retorno à forma reta ao reentrar na água e capacidade de seguir trilhas de muco previamente deixadas.

Segundo os autores, trata-se de um raro exemplo de transferência de quiralidade: da organização molecular das fibrilas superficiais para o movimento celular e, finalmente, para a trajetória em escala dezenas de vezes maior.

A implicação ecológica é direta. Ao sair de um microambiente aquoso, a curva para a direita aumenta a probabilidade de retorno à região favorável. Quando o filamento inverte o sentido de movimento, ele pode inicialmente refazer o próprio rastro — permitindo curvas temporárias à esquerda — antes de retomar o padrão dominante.

“Essa capacidade de preservar a orientação quiral mesmo após reversão de direção é notável”, escreveram os autores. Diferentemente de muitos organismos, o filamento não possui frente ou trás fixos; ainda assim, a rotação permanece consistente em relação ao sentido de deslocamento.

A quiralidade é onipresente na biologia — da assimetria corporal em animais ao enrolamento de conchas. No caso dessas cianobactérias, a assimetria não está na forma do corpo, mas no modo como ele interage fisicamente com o ambiente.

O estudo sugere que colônias multicelulares podem se beneficiar de uma quiralidade uniforme, favorecendo padrões coletivos organizados, como estruturas toroidais já descritas em outras espécies.

Ao revelar que um microrganismo ancestral usa princípios físicos refinados para navegar, o trabalho amplia a compreensão de como propriedades fundamentais da matéria — como rotação, fricção e elasticidade — moldam o comportamento da vida desde suas origens.

Em um planeta que começou sem oxigênio, talvez não seja coincidência que alguns de seus primeiros arquitetos também tenham aprendido cedo a escolher um lado.