Entre as maravilhas da natureza poucas pessoas já notaram: um colêmbolo semi-aquático em movimento.
Existem cerca de 9.000 espécies conhecidas de colêmbolos – pequenos invertebrados semelhantes a pulgas – em todo o mundo. Muitos vivem em habitats escuros e úmidos, mas podem ser encontrados em todos os sete continentes; alguns até caminham sobre a neve. Os artrópodes vagam pela terra, jogando seus corpos no ar e às vezes girando 500 vezes por segundo, como artistas de circo sendo disparados de canhões autônomos. Mas boa sorte assistindo ao show de trapézio – a maioria dos colêmbolos é “do tamanho de um grão de areia”, disse Víctor Ortega Jiménez, biomecânico da Universidade do Maine que estudou as criaturas.
Agora, uma série de vídeos desacelerados e ampliados desses saltos de alta octanagem divulgados pelo Dr. Ortega Jiménez e colegas em um artigo publicado segunda-feira na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, revela um elemento de controle corporal minucioso que é quase gracioso. As imagens ajudam com uma explicação detalhada de como os colêmbolos saltam pelo ar e pousam em pé quase toda vez que pousam.
dr Ortega Jiménez disse que o controle dos colêmbolos deriva em grande parte de sua característica mais distinta e enigmática, o colóforo, um tubo que se projeta de seu abdômen. Este tubo interage de maneiras diferenciadas com as forças ao redor dos animais: resistência do ar, tensão superficial, gravidade. “Eles usam a água e o ar”, disse o Dr. Ortega Jiménez.
Springtails não são insetos, embora tenham sido classificados como tal por causa de suas seis pernas, corpo segmentado e antenas. Por causa de suas bocas retraídas em suas cabeças, eles agora formam a maioria de outra classe taxonômica: Entognatha.
Taxonomicamente, colêmbolos são chamados de colêmbolos, nome dado a eles por John Lubbock, um polímata inglês do século XIX e início do século XX. A palavra vem das palavras gregas para “cola” e “peg”. Lubbock escolheu o nome do comportamento que observou depois de jogar colêmbolos nas costas e segurar um pedaço de vidro sobre o estômago. Os animais agarravam o caco com as pernas enquanto simultaneamente expeliam um líquido das pontas de seus colóforos e o empurravam para a superfície. Este líquido, Lubbock escreveu“sem dúvida dá uma melhor aderência.”
Outros cientistas mais tarde contestaram esta explicação da função do colóforo. No século 20, a explicação funcional mais amplamente aceita para o colóforo – a única parte do corpo do colêmbolo que atrai água – era uma capacidade de absorver nutrientes. Outros usos foram sugeridos no século 21: poderia ser um ferramenta de auto-limpeza ou uma maneira de fazê-lo dirigir o salto do colêmbolo.
dr Ortega Jiménez, cuja pesquisa se concentra na locomoção animal, interessou-se por colêmbolos quando os viu saltitando perto de um riacho. Pensava-se que os animais só podiam apontar em uma direção e depois correr descontroladamente pelo ar, enquanto os artrópodes saltavam da costa para a água e voltavam, o Dr. Ortega Jiménez que eles pareciam pousar exatamente onde começaram. Isso exigiria algum controle durante todo o salto.
No caminho de volta ao laboratório, o Dr. Ortega Jiménez começou a filmar colêmbolos em voo e projetou um pequeno túnel de vento para ver como os animais lidavam com as diferentes condições do ar. Ele descobriu que o colóforo de um colêmbolo estava envolvido em todas as partes do salto.
Durante a decolagem, quando os colêmbolos bateram suas fúrculas na água, os colóforos pegaram uma gota de água. À medida que os animais giravam no ar, seus corpos se curvavam em forma de U, diminuindo sua rotação e, eventualmente, permitindo que eles voassem direto pelo ar como mini-heróis.
Quando colocados de cabeça para baixo no túnel de vento, colêmbolos com gotas de água em seus colóforos foram capazes de virar em menos de 20 milissegundos, mais rápido do que qualquer animal registrado anteriormente. Peito para fora, os colêmbolos pousaram e o colóforo aquoso deu a eles uma base mais estável e uma adesão pegajosa à superfície.
“Eles pularam com o pára-quedas e caíram de pé”, disse o Dr. Ortega Jiménez.
Usando modelos matemáticos, os pesquisadores descobriram que colêmbolos com gotas de água em seus colóforos batiam muito menos ao pousar do que colêmbolos secos; Você pode estar acordado na metade do tempo. Saad Bhamla, biomecânico do Instituto de Tecnologia da Geórgia que também trabalhou na pesquisa, disse que, embora provavelmente existam outras funções do colóforo, seu papel no salto – durante a decolagem, voo e pouso – parecia crucial. “Esse é o recurso fantástico aqui para mim”, disse ele.
dr Bhamla ajudou a recrutar roboticistas que projetaram um robô baseado no springtail que poderia se endireitar no ar e pousar em pé 75% das vezes. Esse tipo de controle, disse ele, tem sido pouco estudado na robótica, que geralmente se concentra no lançamento. Construir uma máquina que possa pousar de forma consistente significa construir uma máquina que esteja pronta para saltar mais cedo. “Porque se eles podem controlar o salto, podem fazê-lo repetidamente”, disse o Dr. bhamla “E isso é muito mais interessante.”
Isso, disse o Dr. Ortega Jiménez, também pode oferecer uma explicação evolutiva para o salto colêmbolo. Embora haja muita especulação neste momento, e “a evolução desses animais saltadores é um mistério”, a rápida recuperação de um salto permite que os colêmbolos sejam melhores em escapar de predadores. “Estar preparado é vital”, disse o Dr. Ortega Jiménez.
Surpreendeu os pesquisadores encontrar tanto controle em animais tão pequenos. Mas a dinâmica em pequenas escalas é muitas vezes contraintuitiva, e até mesmo características fundamentais podem ser facilmente ignoradas. Um pouco de água no estômago pode mudar tudo.
“Em termos de motivo de design, é tão ridiculamente simples”, disse o Dr. bhamla “É como, ‘Por que eu não pensei nisso?'”