Assista a este vídeo hipnotizante de escamas de borboletas se formando dentro de uma crisálida

Este vídeo do MIT vai fazer você acreditar na magia.

O início de uma borboleta é maravilhoso. Delicadamente aninhada em seu casulo, uma lagarta se transforma em uma criatura semelhante a uma fada, com escamas iridescentes meticulosamente dispostas em camadas sobre cada asa. Peça por peça, os cientistas estão montando como acontece a mágica dessa metamorfose. E eles acabaram de desbloquear outra etapa: a formação de escala.

Olhando diretamente para a crisálida de uma lagarta que se transformava – uma que estava se tornando uma borboleta pintada – um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts registrou as escamas do inseto durante sua transformação. As imagens impressionantes e as imagens selecionadas foram publicadas na revista PNAS na segunda-feira.

Mas as asas de uma borboleta são mais do que lindas. Compreender seus esquemas pode, em última análise, beneficiar materiais construídos como janelas e sistemas térmicos e até mesmo trazer uma qualidade etérea aos têxteis.

“Estudos anteriores fornecem instantâneos atraentes em estágios selecionados de desenvolvimento; infelizmente, eles não revelam a linha do tempo contínua e a sequência do que acontece à medida que as estruturas de escala crescem”, Mathias Kolle, professor associado de engenharia mecânica no MIT e co-autor do estudo, disse em um comunicado. “Precisávamos ver mais para começar a entendê-lo melhor.”

Primeiro, os pesquisadores cortaram cuidadosamente a crisálida da espessura de um papel de lagarta quando ela começou sua transformação. Eles então arrancaram uma única cutícula, ou cobertura, da asa em desenvolvimento e expuseram as escamas de brotamento por baixo. Jackpot.

Mas para manter a segurança do futuro bebê borboleta, eles colocaram uma cobertura transparente sobre a incisão. Dessa forma, a lagarta poderia continuar a evoluir naturalmente enquanto a equipe mantinha uma visão incrível.

“Este artigo enfoca o que está na superfície da asa da borboleta … mas, por baixo da superfície, também podemos ver células criando raízes como cenouras e enviando conexões para outras raízes”, Anthony McDougal, pesquisador do Departamento de Mecânica do MIT Engenharia e principal autor do estudo, notas. “Há comunicação sob a superfície conforme as células se organizam e, na superfície, as escamas estão se formando.”

“Podemos visualizar tudo isso – o que é muito bonito de se ver.”

Para isolar as estruturas de escala translúcida, a equipe usou um “campo salpicado” para destacar todos os flocos coloridos e arejados. Em vez de empregar um feixe de luz clássico, que tende a ser largo e pode danificar as escamas por meio da radiação ultravioleta, eles emitiram minúsculos pontos de luz em pontos específicos.

“Um campo pontilhado é como milhares de vaga-lumes que geram um campo de pontos de iluminação”, disse Peter So, professor de engenharia mecânica e engenharia biológica do MIT. “Usando este método, podemos isolar a luz proveniente de diferentes camadas e reconstruir as informações para mapear, de forma eficiente, uma estrutura em 3D.”

O resultado? Tirar o fôlego.

Embora haja muito ruído na filmagem, principalmente em direção ao canto superior esquerdo ao redor das bordas das escalas, as etapas da evolução da escala foram facilmente visíveis. Em poucos dias, as células começaram a se alinhar e se organizar em um padrão de cascalho, onde algumas foram colocadas sob as outras.

À medida que continuaram a crescer, formaram suas cristas características de uma forma inesperada. Em vez de se enrugar gradualmente em forma de acordeão – como os pesquisadores suspeitavam que aconteceria – as escamas geraram uma ondulação repentina. O grupo espera se aprofundar no mecanismo exato de formação de cristas mais de perto em projetos futuros.

“Muitos desses estágios foram compreendidos e vistos antes, mas agora podemos costurá-los todos juntos e observar continuamente o que está acontecendo, o que nos dá mais informações sobre os detalhes de como as escalas se formam”, disse McDougal.

Do conto de fadas à realidade

Além de seu apelo místico, as asas de borboleta são fascinantes porque oferecem um projeto ideal para muitos itens feitos pelo homem; suas escalas, especialmente, ostentam alguns traços utilitários.

Por um lado, a equipe diz que a arquitetura intrincada ajuda o inseto a se resfriar quando está quente e a liberar umidade em dias chuvosos ao longo de suas cristas. Mas talvez o mais notável seja o fato de que as escamas emitem cor sem nenhum pigmento, tirando vantagem de um conceito denominado coloração estrutural.

Em contraste com os pigmentos ou corantes padrão, que absorvem ou refletem determinados comprimentos de onda da radiação eletromagnética e emitem uma cor correspondente, a coloração estrutural não depende da composição química. Em vez disso, a estrutura física é a chave.

Nas asas de borboletas, cada escala é posicionada de forma que a luz seja dispersa de maneira única; nossos olhos assumem uma cor específica associada a essa dispersão. É por isso que alguns insetos brilhantes parecem mudar de cor em ângulos diferentes.

A cor estrutural já inspirou alguns produtos diferentes, como esse glitter sustentável inventado por pesquisadores na esperança de mitigar o uso de microplásticos. “Essa estratégia pode ser usada, por exemplo, para dar propriedades de cor e autolimpante a automóveis e edifícios”, disse McDougal. “Agora podemos aprender com o controle estrutural das borboletas sobre esses materiais micro-nanoestruturados complexos.”

Acontece que as asas das borboletas não são apenas requintadas. Eles são construídos por acaso a partir de escamas que podem ser a coisa mais próxima que temos do pó de fada.

John Doe

Curioso e apaixonado por tecnologia.

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