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A física por trás da marcha pesada de um urso aquático
A descoberta implica a existência de um ancestral comum ou uma vantagem evolutiva que explica por que uma das criaturas menores e mais moles evoluiu para andar como insetos maiores de corpo duro.
Por Rockefeller University - 27/08/2021


Imagem SEM de Milnesium tardigradum em estado ativo. Crédito: PLoS ONE 7 (9): e45682. doi: 10.1371 / journal.pone.0045682

Roliços e pesados, os tardígrados ganharam o apelido de "ursos d'água" quando os cientistas observaram pela primeira vez os movimentos pesados ​​e característicos dos animais de 0,02 polegadas no século XVIII. Seu trabalho pesado, entretanto, levanta a questão de por que os tardígrados evoluíram para andar.

Animais tão pequenos e macios como os tardígrados raramente têm pernas e quase nunca se dão ao trabalho de andar. Por exemplo, vermes redondos de tamanho e tipo de corpo semelhantes se agitam, deslizando suas formas pastosas sobre substratos imprevisíveis. Ainda assim, o urso-d'água, um micro-animal tão distinto que os cientistas foram forçados a atribuí-lo a seu próprio filo, usa oito patas atarracadas para se propelir de forma improvável através de sedimentos marinhos e de água doce, através de dunas desérticas e sob o solo.

Agora, um novo estudo no PNAS analisa o andar tardígrado e descobre que os ursos d'água andam de uma maneira que mais se assemelha à dos insetos 500.000 vezes seu tamanho. A descoberta implica a existência de um ancestral comum ou uma vantagem evolutiva que explica por que uma das criaturas menores e mais moles evoluiu para andar como insetos maiores de corpo duro.

"Tardígrados têm uma maneira robusta e clara de se mover - eles não são essas coisas desajeitadas que andam tropeçando no deserto ou no lixo das folhas", diz Jasmine Nirody, uma pesquisadora do Centro de Estudos em Física e Biologia de Rockefeller. "As semelhanças entre sua estratégia locomotiva e a de insetos e artrópodes muito maiores abre várias questões evolutivas muito interessantes."

Corredores suaves

Nirody e seus colegas determinaram primeiro como os ursos d'água andam e correm. "Se você observar os tardígrados em um microscópio de luz por tempo suficiente, poderá capturar uma ampla gama de comportamentos", diz Nirody. "Não os forçamos a fazer nada. Às vezes, eles ficavam muito tranquilos e só queriam dar uma volta pelo substrato. Outras vezes, eles viam algo de que gostavam e corriam em sua direção."

Nirody descobriu que, no seu momento mais vagaroso, a água carrega madeira cerca de metade do comprimento do corpo por segundo. Em aceleração total, seus passos galopantes os levaram a dois comprimentos de corpo no mesmo período de tempo. Mas a surpresa veio quando ela observou como os pés de um urso aquático tocam o solo à medida que ganha impulso. Ao contrário dos vertebrados, que têm andadas distintas para cada velocidade - imagine os cascos de um cavalo durante a transição de uma caminhada para um galope - os tardígrados correm mais como insetos, correndo em velocidades crescentes sem nunca mudar seus padrões básicos de pisada.
 
"Quando os vertebrados passam de andar para correr, ocorre uma descontinuidade", diz Nirody. "Com artrópodes, todos os padrões de passos existem ao longo do mesmo continuum."

Coordenação ancestral

Por que os tardígrados compartilham uma estratégia de locomotiva com insetos muito maiores e de corpo duro?

Uma possível explicação é que os tardígrados, há muito presumidos para se encaixar perfeitamente em nenhuma taxonomia existente, podem compartilhar ancestrais comuns - e até mesmo um circuito neural comum - com insetos como moscas de fruta , formigas e outras criaturas apressadas segmentadas. Na verdade, alguns cientistas defendem a classificação dos tardígrados dentro do clado de panartrópodes proposto, um grupo abrangente que atribuiria espaço de prateleira comum a insetos, crustáceos, vermes de veludo e ursos d'água.

Outra possibilidade é que não haja conexão ancestral entre tardígrados e artrópodes, mas que os grupos de organismos não relacionados chegaram independentemente às mesmas estratégias de caminhada e corrida porque eram evolutivamente vantajosas. Talvez a melhor maneira de navegar por terreno imprevisível com um corpo microscópico seja arrastando-se como um urso d'água.

Nirody está igualmente fascinado por ambas as possibilidades. "Se houver algum sistema neural ancestral que controle todo o andar dos panartrópodes, temos muito a aprender", diz ela. "Por outro lado, se artrópodes e tardígrados convergiram para essa estratégia de forma independente, então há muito a ser dito sobre o que torna essa estratégia tão palatável para espécies em diferentes ambientes."

Além das implicações para a biologia evolutiva e o estudo da locomoção animal, as descobertas podem ter ramificações para os campos emergentes da robótica leve e em microescala.

Ao estudar como pequenos animais evoluíram para se mover em ambientes desafiadores, os cientistas podem ser capazes de projetar robôs que podem se espremer com mais eficiência em pequenos espaços ou operar em microescala. "Não sabemos muito sobre o que acontece nos extremos da locomoção - como fazer um pequeno andador eficiente ou como as coisas de corpo mole devem se mover", diz Nirody.

"Tardígrados são uma vigia importante para a locomoção em microescala de corpo mole."

A pesquisa foi publicada em Proceedings of the National Academy of Sciences .

 

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