Tecnologia Científica

Espécies de cobras de diferentes terrenos revelam os segredos da superfície por trás do sucesso
As descobertas podem ter implicações para o design de materiais duráveis, bem como robôs que imitam a locomoção de cobras para cruzar superfícies que, de outra forma, seriam intransitáveis.
Por American Chemical Society - 15/04/2021


Pixabay

Algumas espécies de cobras deslizam pelo solo, enquanto outras sobem em árvores, mergulham na areia ou deslizam na água. Hoje, os cientistas relatam que a química da superfície das escamas das cobras varia entre as espécies que transitam nesses diferentes terrenos. As descobertas podem ter implicações para o design de materiais duráveis, bem como robôs que imitam a locomoção de cobras para cruzar superfícies que, de outra forma, seriam intransitáveis.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje na reunião de primavera da American Chemical Society (ACS).

A pesquisa começou como uma colaboração com o Woodland Park Zoo em Seattle, explica Tobias Weidner, Ph.D., o principal investigador do projeto. Um dos biólogos do zoológico disse a Weidner que não se sabia muito sobre a química das superfícies das cobras . "Os biólogos normalmente não possuem técnicas que podem identificar moléculas na camada mais externa de uma superfície , como uma escama de cobra", diz ele. "Mas sou um químico - um cientista de superfície - então senti que poderia acrescentar algo ao quadro com os métodos do meu laboratório."

Nesse projeto inicial, os pesquisadores descobriram que as cobras terrestres são cobertas por uma camada lipídica. Esta camada oleosa é tão fina - um mero ou dois nanômetros - que ninguém havia notado antes. A equipe também descobriu que as moléculas nesta camada são desorganizadas nas escamas dorsais da cobra, mas altamente organizadas e densamente compactadas nas escamas da barriga, um arranjo que fornece lubrificação e proteção contra o desgaste.

“Algumas pessoas têm medo de cobras porque as acham nojentas, mas os biólogos dizem que as cobras não são viscosas; elas são secas ao toque”, diz Weidner. "Isso é verdade, mas também não é porque na nanoescala descobrimos que eles realmente são gordurosos e viscosos, embora você não possa sentir isso. Eles são 'nanofibrosos'."

No novo estudo, a equipe queria descobrir se essa química de superfície nanométrica difere em espécies adaptadas a vários habitats, diz Mette H. Rasmussen, uma estudante de graduação que está apresentando as últimas descobertas no encontro. Weidner e Rasmussen estão na Universidade Aarhus, na Dinamarca.

Trabalhando com peles recentemente eliminadas, Rasmussen comparou a química da superfície das cobras de solo, árvore e areia. Ela usou espectroscopia a laser e uma técnica de microscopia eletrônica que investiga a química da superfície eliminando os elétrons com raios-X. O projeto foi uma colaboração com Joe Baio, Ph.D., da Oregon State University; Stanislav Gorb, Ph.D., da Kiel University e pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos.

Rasmussen descobriu que a cobra da árvore tem uma camada de moléculas lipídicas ordenadas em sua barriga, assim como a cobra terrestre. Mas a cobra da areia, que mergulha na areia, tem uma camada lipídica ordenada na frente e nas costas. “Do ponto de vista de uma cobra, faz sentido”, diz ela. "Você gostaria de ter essa redução de atrito e resistência ao desgaste em ambos os lados se estiver cercado por seu ambiente, em vez de apenas se mover por ele." Em seguida, os pesquisadores querem descobrir de onde vêm os lipídios e observar as variações em outras espécies de cobras, incluindo aquelas que vivem na água. Eles também gostariam de identificar os lipídios, embora Weidner suspeite que a composição química da camada lipídica seja menos importante do que a organização e a densidade das moléculas lipídicas que ela contém.

O trabalho pode ter amplas aplicações. "A locomoção deslizante de uma cobra requer contato constante com a superfície que ela cruza, o que impõe requisitos rigorosos de atrito, desgaste e estabilidade mecânica", diz Rasmussen. Aprender como as cobras mantêm a integridade de sua pele ao encontrar pedras pontiagudas, areia quente e outros desafios pode ajudar no design de materiais mais duráveis .

Além disso, dizem os pesquisadores, vários grupos estão desenvolvendo robôs que imitam a locomoção deslizante ou lateral de uma cobra e - ao contrário dos robôs com rodas - podem, portanto, negociar terrenos difíceis, como encostas íngremes e arenosas. Esses grupos começaram recentemente a levar em consideração a microestrutura das escamas da cobra, observa Rasmussen, mas a química da superfície das escalas também é crítica para seu desempenho. Juntar esses campos pode um dia levar a robôs semelhantes a cobras, capazes de ajudar nas operações de resgate ou libertar um rover de Marte preso na areia, diz ela.

 

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