Espécies de cobras de diferentes terrenos revelam segredos da superfície por trás do sucesso de deslizamento

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., investigador principal do projeto. Um dos biólogos do zoológico disse a Weidner que não se sabia muito sobre a química das superfícies das cobras. “Os biólogos geralmente não possuem técnicas que podem identificar moléculas na camada mais externa de uma superfície, como a escama de uma cobra”, diz ele. “Mas eu sou um químico, um cientista de superfície, então senti que poderia acrescentar algo ao quadro com meus métodos de laboratório.”

Nesse projeto inicial, os pesquisadores descobriram que as cobras terrestres são cobertas por uma camada de lipídios. Esta camada oleosa é tão fina, mal um nanômetro ou dois, que ninguém jamais notou antes. A equipe também descobriu que as moléculas dessa camada são desorganizadas nas escamas do dorso 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 pensam que são viscosas, mas os biólogos dizem que as cobras não são viscosas; elas são secas ao toque”, diz Weidner. “Isso é verdade, mas também não verdade porque na nanoescala descobrimos que eles são na verdade gordurosos e viscosos, embora você não possa sentir isso. Eles são ‘nanoslimy’ “.

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 graduada que apresenta as últimas descobertas no encontro. Weidner e Rasmussen estão na Universidade de Aarhus, na Dinamarca.

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

Rasmussen descobriu que a cobra das árvores tem uma camada de moléculas lipídicas puras em sua barriga, assim como a cobra terrestre. Mas a cobra da areia, que mergulha na areia, tem uma bela camada de lipídios na frente e nas costas. “Do ponto de vista de uma cobra, faz sentido”, diz ele. “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 atravessa, o que impõe requisitos rigorosos de atrito, desgaste e estabilidade mecânica”, diz Rasmussen. Aprender como as cobras mantêm a integridade da pele quando confrontadas com pedras pontiagudas, areia quente e outros desafios pode ajudar a projetar materiais mais duráveis.

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

Fonte da história:

Materiais fornecido por American Chemical Society. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.