folha de lótus e o escorregador de mosquito

  

"Como uma folha de lótus que não pode ser molhada, aquele que se liberou de seus desejos não pode ser maculado pelo mal." A capacidade de repelir água e emergir limpa de águas turvas levou os indianos a eleger o lótus como um dos símbolos da pureza espiritual. A passagem acima, extraída do poema Bhagavad Gita, descreve o fenômeno.

As gotas de água escorrem muito facilmente pelas folhas de lótus. Sua superfície se apresenta sempre limpa e seca. Desde 1970, cientistas se perguntavam o que seria responsável por esse fenômeno. Superfícies capazes de repelir a água têm muitas aplicações tecnológicas, tanto na construção de tubos quanto de lentes e equipamentos ópticos. Em muitos instrumentos, a adesão de partículas e líquidos às superfícies é um problema constante.

Em 1990, examinando as folhas de lótus em um microscópio eletrônico, os cientistas descobriram seu segredo. A superfície das folhas é composta por micromontanhas e microcavidades. Quando uma gota de água cai sobre a folha, a água não consegue remover o ar das microcavidades. Portanto, toca a folha somente nos picos das micromontanhas.

Como a água interage com a folha em somente poucos pontos, a gota mantém sua forma esférica, não se espalha e corre sobre a folha livremente. Basta inclinar a folha levemente para que as gotas corram para a borda e caiam no chão, deixando a folha seca e limpa.

Nos anos seguintes, o princípio da folhas de lótus foi utilizado para construir materiais autolimpantes muito mais eficientes que o Teflon que reveste nossas panelas. Mas esses materiais, apesar de usados em muitas aplicações, têm seu uso limitado pela fragilidade. Basta um arranhão, um pouco de pressão ou um pouco de detergente na água e a microtextura perde a sua capacidade de repelir a água.

Agora, novamente inspirados pela folha de uma planta, um grupo de cientistas desenvolveu protótipos de superfícies que repelem água e óleos e ainda têm a capacidade de se regenerar.

Escorregador. A planta carnívora Nepenthes captura suas vítimas usando uma espécie de escorregador de inseto. Quando um inseto pousa na sua superfície, ela é tão lisa que o inseto escorrega e acaba caindo em uma cavidade no centro da folha (a folha tem o formato de funil). Nessa "boca", a planta acumula um líquido rico em enzimas capaz de matar e digerir o pobre mosquito.

Estudando a superfície das folhas de Nepenthes, os cientistas desvendaram o segredo desse escorregador hiperliso. A superfície da folha não é totalmente lisa, mas apresenta ranhuras e nanocavidades. Essas ranhuras e cavidades são preenchidas por um líquido não volátil (que não evapora) produzido pela planta. Esse líquido repele tanto a água quanto as gorduras. O resultado é que gotas de água e gordura não aderem à superfície. Como as patas dos insetos são recobertas por uma finíssima camada de gordura, eles derrapam e acabam virando o almoço da planta.

Inspirados por essa descoberta, físicos e químicos produziram diversos materiais com propriedades semelhantes às das folhas de Nepenthes. Superfícies feitas de nanofibras de Teflon foram recobertas com líquidos não voláteis (Fluorinert ou Krytox) que não se misturam com água ou com hidrocarbonetos. O resultado é uma superfície hiperlisa na qual gotas de óleo ou água não aderem e escorrem rapidamente.

O mais interessante é que, pelo fato de as gotas interagirem com uma camada muito fina de líquido, a superfície regenera facilmente. Se riscamos a superfície, o microfilme líquido se redistribui, regenerando a propriedade original. O mesmo ocorre quando se aplica pressão.

Essa descoberta abre a possibilidade de, no futuro, podermos utilizar materiais quase impossíveis de sujar. Se eles aparecerão no vidro dos celulares, nas lentes de câmeras fotográficas ou no fundo de nossas panelas, ainda é cedo para prever.

É interessante observar como a ciência pode partir de um poema indiano, passar por um escorregador de inseto e criar panelas impossíveis de sujar.

BIÓLOGO , , MAIS INFORMAÇÕES: BIOINSPIRED SELF-REPAIRING SLIPPERY SURFACES WITH PRESSURE STABLE OMNIPHOBICITY. NATURE, VOL. 477, PÁG. 443, 2011 - O Estado de S.Paulo

- FERNANDO REINACH.20 Oct 2011

Vírus provoca suicídio

Pais forçam filhos a lavar as mãos e governos levam pessoas a morrer pela pátria. São exemplos de como uma pessoa é capaz de determinar o comportamento de outra pessoa.

Normalmente, não pensamos que o comportamento do filho é resultado de genes no corpo do pai agindo sobre o corpo do filho. Preferimos falar em convencimento, autoridade ou persuasão. Mas, quando esse fenômeno é observado entre animais de diferentes espécies, fica difícil imaginar que o comportamento induzido não resulte da ação direta de genes.

A capacidade de um gene, localizado em um ser vivo, de agir sobre outro ser vivo foi proposta inicialmente por Richard Dawkins, que chamou o fenômeno de fenótipo estendido. Muitos duvidavam da existência desses genes. Agora, pela primeira vez, um desses genes foi isolado e caracterizado.

No final do século 19, cientistas alemães observaram um comportamento estranho nas lagartas de uma espécie de mariposa chamada Lymantria dispar. Lagartas normais passam a noite se alimentando de folhas na copa das árvores. Antes do amanhecer, elas descem e se escondem. Esse comportamento evita que sejam devoradas pelos pássaros.

Mas em algumas vezes as lagartas parecem enlouquecer. Antes do raiar do dia, vão para o topo das árvores, agarram-se às folhas e ficam imóveis, esperando a morte. Que chega pelo bico de um pássaro. Décadas mais tarde, foi descoberto que elas “enlouquecem” após serem infectadas por um baculovírus.

Do ponto de vista do vírus, o comportamento suicida das larvas é perfeito. Após o vírus ter se multiplicado no interior das larvas, elas rumam para o topo das árvores e esperam. As aves comem as larvas infectadas, levando o vírus para outras árvores. O vírus se espalha rapidamente pela floresta. Se a larva infectada morre no seu esconderijo diurno, a disseminação do vírus é lenta, pouco eficiente. O vírus parece “convencer” a larva a mudar seu comportamento. Mas como isso é possível? Seguramente não rola um papo entre vírus e larva.

Quando os cientistas sequenciaram o genoma do baculovírus, descobriram um gene estranho, que parecia não ser necessário para a sobrevivência do vírus. Esse gene, chamado de EGT, produzia uma enzima capaz de inativar o hormônio 20-hidroxiecdisona, que controla o desenvolvimento das larvas. Quando a quantidade desse hormônio aumenta, a larva se transforma em pupa, produzindo o casulo do qual emerge a mariposa adulta.

Cientistas imaginaram que talvez o aumento e a diminuição diária dos níveis desse hormônio, antes da pupação, seria o responsável pela migração da larva para a copa da arvore ao anoitecer e sua volta para o esconderijo ao amanhecer. Será que o vírus, destruindo o hormônio no hospedeiro, estaria manipulando seu comportamento, induzindo a larva ao suicídio?

Para testar essa hipótese, cientistas construíram baculovírus recombinantes em que o gene EGT foi inativado. O vírus modificado infectou a larva e se reproduziu normalmente. Mas as larvas infectadas acabavam morrendo, cheias de vírus, não no topo das árvores, mas em seu esconderijo, longe das aves.

Esse resultado demonstra que o baculovírus carrega em seu genoma um gene cuja única função é destruir o hormônio que controla o comportamento das larvas, forçando sua exposição às aves famintas. Esse gene não somente altera o comportamento das larvas, mas indiretamente induz as aves a comer as larvas e espalhar o vírus.

Nada mal para um vírus que não tem cérebro nem estudou estratégia de marketing em um MBA. Provavelmente, ocorreu que uma cópia do gene EGT acabou inserido acidentalmente no genoma de um baculovírus em algum momento do passado. Por se reproduzir mais rapidamente, o vírus com esse novo gene acabou se tornando o baculovírus predominante nas florestas europeias.

À medida que mais espécies tiverem seus genomas sequenciados, mais exemplos de genes com fenótipos estendidos serão descobertos. Será que os genes que permitem que o cérebro de um pai argumente com seu filho e o induza a lavar as mãos antes do almoço não podem ser considerados genes com fenótipos estendidos? E os genes que permitem a um recém-nascido emitir um choro capaz de fazer os pais correrem até o berço? Eles podem ser considerados genes com fenótipo estendido?

- FERNANDO REINACH

 27 Oct 2011