Autor: caion

Não deveria ter sido possível, mas foi: O nascimento de híbridos de nariz comprido, de barbatanas espinhosas de esturjões russos e de peixe-papéis americanos.

Cientistas húngaros anunciaram em maio na revista Genes que tinham criado acidentalmente um híbrido das duas espécies ameaçadas de extinção, que eles chamaram de “sturddlefish”. Há cerca de 100 dos híbridos em cativeiro agora, mas os cientistas não têm planos de criar mais.

“Nunca quisemos brincar com a hibridização. Foi absolutamente involuntário”, disse Attila Mozsár, um pesquisador sênior do Instituto de Pesquisa de Pesca e Aquicultura da Hungria, ao The New York Times.

Os esturjões russos (Acipenser gueldenstaedtii) estão gravemente ameaçados e também são economicamente importantes: eles são a fonte de grande parte do caviar mundial. Estes peixes podem crescer até mais de 2,1 metros de comprimento, vivendo em uma dieta de moluscos e crustáceos. O peixe-pagueta americano (espátula de Polyodon) filtra a alimentação do zooplâncton nas águas da bacia de drenagem do rio Mississippi, para onde a água do Mississippi e de seus afluentes é drenada. Eles também são grandes, crescendo até 2,5 m (8,5 pés) de comprimento. Como o esturjão, têm uma taxa de crescimento e desenvolvimento lento, o que os coloca em risco de pesca excessiva. Eles também perderam habitat para represas na drenagem do Mississippi, de acordo com o Museu de Zoologia da Universidade de Michigan. As duas espécies compartilharam pela última vez um ancestral comum há 184 milhões de anos, segundo o Times.

No entanto, elas foram capazes de procriar – muito para surpresa de Mozsár e seus colegas. Os pesquisadores estavam tentando reproduzir o esturjão russo em cativeiro através de um processo chamado ginogênese, um tipo de reprodução assexuada. Na ginogênese, um esperma desencadeia o desenvolvimento de um óvulo, mas não se funde com o núcleo do óvulo. Isso significa que seu DNA não faz parte da descendência resultante, que se desenvolve unicamente a partir do DNA materno. Os pesquisadores estavam utilizando o esperma americano do peixe-papão para o processo, mas algo inesperado aconteceu. O esperma e o óvulo se fundiram, resultando em descendentes com os genes do esturjão e do peixe-cascavalo.

Os peixes resistentes resultantes eclodiram às centenas, e cerca de 100 sobrevivem agora, de acordo com o Times. Alguns são apenas cerca de 50-50 misturas de genes de esturjão e de peixe-pagueta, e alguns são muito mais parecidos com esturjões. Todos são carnívoros, como o esturjão, e compartilham o nariz mais embotado do esturjão, em comparação com o focinho pontiagudo do paddlefish.

A maioria das espécies híbridas, como o liger (uma mistura de um leão e um tigre) e a mula (uma mistura de um cavalo e um burro), não podem ter descendência própria, e o sturddlefish provavelmente não é exceção. Mozsár e seus colegas planejam cuidar dos peixes, mas não vão criar mais, já que o híbrido poderia competir mais com o esturjão nativo na natureza e piorar as chances de sobrevivência do esturjão.

Entretanto, o fato de que os peixes separados por 184 milhões de anos de evolução poderiam ser cruzados indica que afinal não são tão diferentes.

“Estes peixes fósseis vivos têm taxas de evolução extremamente lentas, então o que pode parecer muito tempo para nós não é tanto tempo para eles”, disse Solomon David, um ecologista aquático da Universidade Estadual de Nicholls, na Louisiana, ao Times.

Referências

https://www.livescience.com/impossible-hybrid-fish-created.html

Os cientistas têm ponderado um mistério sobre a vida por pelo menos um século: Muitas moléculas biológicas vêm em duas versões de imagem-espelho, assim como as mãos humanas; de fato, são conhecidas como “destro” e “canhoto”. Reações químicas naturais produzem números aproximadamente iguais de ambos os tipos de moléculas. Mas os açúcares e aminoácidos que servem como blocos de construção da vida na Terra têm apenas uma mão que permite que as proteínas e os ácidos nucleicos adotem estruturas helicoidais estáveis, como o DNA, o que, por sua vez, permite que os organismos vivos evoluam e prosperem.

A designação de mão-esquerda versus direita é histórica e às vezes parece arbitrária. Por exemplo, o DNA é destro, enquanto os aminoácidos associados são canhotos. Entretanto, o que é importante não é o nome, mas o fato de que uma de duas escolhas possíveis foi feita. Uma grande questão é “Por que uma mão se desenvolveu e não a outra”. É uma questão de acaso/acidente ou houve uma razão para isso?

Em um artigo recente no Astrophysical Journal Letters, propomos um mecanismo que pode levar à mão preferida da vida. Ele começa com os raios cósmicos: núcleos atômicos, despojados de seus elétrons, que percorrem o universo quase à velocidade da luz, acabando esmagando nossa atmosfera e desencadeando uma cascata de partículas secundárias. Quando essas partículas interagem com os organismos vivos primitivos, elas fazem com que elas desenvolvam a mão que vemos hoje. Se confirmado, isto não só resolveria o mistério, mas também nos daria algumas pistas sobre como procurar a vida além da Terra.

Para ser claro, certamente não somos os primeiros a conectar a homoquiralidade com a interação fraca. Vester, Ulbricht, Zel’dovich, Salam e outros exploraram esta ideia há muito tempo. Entretanto, o que acreditamos ser novo e testável em nossa pesquisa é um mecanismo básico através do qual os raios cósmicos, agindo diretamente sobre a taxa de mutação e, portanto, sobre a evolução das formas de vida mais simples e antigas, são, em última análise, responsáveis pela mão universal que permeia toda a vida hoje em dia em toda sua complexidade e interdependência.

A mão biológica, ou homoquiralidade como é conhecida, tem sido um campo intenso de pesquisa e debate desde sua descoberta por Louis Pasteur em 1848. Ela tem uma contrapartida em uma das forças fundamentais da física, chamada força fraca, que foi encontrada nos anos 50 para mostrar uma mão semelhante. Os raios cósmicos, ou mais precisamente, as chuvas de partículas secundárias que produzem, e que são criadas por esta força fraca, fornecem uma ligação direta entre a assimetria da física e a assimetria da biologia.

Acredita-se que os raios cósmicos têm origem no sol, em estrelas em explosão em nossa galáxia e em torno de buracos negros distantes. Eles são comumente vistos como prejudiciais. Isto porque quando um raio cósmico interage com uma molécula biológica, ele pode ejetar, ou ionizar, um elétron e quebrar as ligações químicas que unem os átomos. Se a intensidade da radiação for alta, os seres humanos ficam doentes ou morrem. Esta é uma das razões pelas quais viajar e viver em Marte pode ser muito perigoso. Em níveis de radiação muito altos, toda a vida seria destruída.

Entretanto, baixos níveis de radiação ionizante podem causar mutações de moléculas biológicas e promover a variação genética. Isto permite que pequenas e graduais mudanças sejam feitas nos organismos vivos que os ajudam a explorar melhores maneiras de sobreviver em ambientes em mudança. Isto é evolução no trabalho. Como é comumente afirmado para o vinho tinto, pequenas doses são benéficas!

O que isso tem a ver com a homoquiralidade? Quando as partículas elementares têm carga elétrica e uma característica quântica chamada spin, elas se comportam como pequenos ímãs com um pólo norte e um pólo sul. Agora, um raio cósmico que atinge a atmosfera pode criar partículas giratórias carregadas chamadas muões e elétrons, e elas se movem preferencialmente com o pólo sul para frente. Quando os múons e elétrons encontram uma molécula viva, estes ímãs orientados podem causar uma pequena diferença na taxa de mutação da vida à direita e à esquerda. Ao longo de muitas gerações, talvez bilhões ou mesmo trilhões, este leve viés pode fazer com que uma mão floresça e a outra desapareça: a homochiralidade. A novidade desta proposta é que ela combina uma causa física – os raios cósmicos – com uma propriedade química das moléculas vivas – estruturas helicoidais – para afetar a forma como a vida primitiva evoluiu.

Portanto, esta é a explicação proposta para a entrega da vida, e, como todas as idéias científicas, ela deve ser testada. Há duas abordagens. A primeira é ver se a vida é homociral em todos os lugares. Uma questão-chave enfrentada pela astrobiologia é avaliar quais ambientes são hospitaleiros para a vida. Não sabemos como e onde a vida se formou, mas estamos procurando ativamente, nas superfícies ou subsuperfícies dos outros planetas do sistema solar, em suas luas geladas, em asteroides e até mesmo em cometas. Alguns desses ambientes extraterrestres contêm açúcares e aminoácidos. Se eles também exibem vida, então devem ter a mesma mão que a vida na Terra, pois estão expostos aos mesmos raios cósmicos.

A segunda abordagem é realizar experimentos. Este é um desafio quando não entendemos como a vida se formou! No entanto, podemos fazer múons e elétrons com ímãs de direção sul e norte e ver se existe uma diferença em como eles interagem com moléculas biológicas e talvez até mesmo vírus e bactérias. Tem havido numerosas análises teóricas e experimentos com o objetivo de determinar o possível papel dos elétrons polarizados magneticamente (ou luz polarizada circularmente) na química quiral-seletiva – mas não na biologia seletiva quiral.

Entretanto, o mais emocionante de tudo é poder fazer estas perguntas em um momento em que tanto está sendo descoberto e estar preparado para ser surpreendido por suas respostas.

Referências:

https://www.scientificamerican.com/article/cosmic-rays-and-the-handedness-of-life/

Os anticorpos são proteínas especializadas, em forma de Y, que se ligam como um cadeado aos invasores de fora do corpo – sejam eles vírus, bactérias, fungos ou parasitas. Eles são o batalhão do sistema imunológico de “busca e destruição”, incumbido de encontrar um inimigo e destruí-lo.

“Eles são liberados da célula e saem para caçar”, disse o Dr. Warner Greene, diretor do Centro de Pesquisa de Cura do HIV nos Institutos Gladstone, em São Francisco.

Quando os anticorpos encontram seu alvo, eles se ligam a ele, o que então desencadeia uma cascata de ações que vencem o invasor. Os anticorpos fazem parte do chamado sistema imunológico “adaptável”, o braço do sistema imunológico que aprende a reconhecer e eliminar patógenos específicos, disse Greene.

Como são os anticorpos?

Os dois braços no topo da forma em Y do anticorpo ligam-se ao que é conhecido como o antígeno. O antígeno pode ser uma molécula, ou um fragmento molecular – freqüentemente alguma parte de um vírus ou bactéria. (Por exemplo, o novo coronavírus SARS-CoV-2 tem “espigões” únicos em sua capa externa, e alguns anticorpos se ligam e reconhecem essas proteínas de espigões).

O fundo do Y, ou o talo, liga-se a vários outros compostos do sistema imunológico que podem ajudar a matar o antígeno ou mobilizar o sistema imunológico de outras formas. Um conjunto destes, por exemplo, aciona a cascata do complemento, disse Greene à Live Science.

“O complemento é na verdade o carrasco”, que faz furos na célula alvo, como a membrana de um vírus, disse Greene.

Os anticorpos, que também são chamados de imunoglobulinas (Ig), todos têm a mesma forma Y básica, mas há cinco variações sobre este tema – chamados IgG, IgM, IgA, IgD e IgE, disse Jason Cyster, professor de microbiologia e imunologia da Universidade da Califórnia, São Francisco.

Cada variação parece um pouco diferente e desempenha papéis diferentes no sistema imunológico. Por exemplo, a imunoglobulina G, ou IgG, é apenas um Y, enquanto a IgM se parece um pouco com a deusa hindu Durga de 10 braços, com cinco Y’s empilhados juntos, e cada um deles pode ligar um antígeno.

IgG e IgM são os anticorpos que circulam na corrente sanguínea e vão para órgãos sólidos, disse Cyster. IgA é “esguichado para fora do corpo”, em muco ou secreções, disse Cyster à Live Science. IgE é o anticorpo que normalmente desencadeia respostas alérgicas, como pólen ou amendoim, de acordo com a Academia Americana de Alergia, Asma e Imunologia. O IgD tem sido historicamente enigmático, mas uma de suas funções é ajudar a ativar as células que produzem anticorpos.

Onde se formam os anticorpos?

Para entender os anticorpos, primeiro é preciso saber sobre as células B, que são um tipo de glóbulo branco que se forma na medula óssea. Há cerca de um trilhão de células B no corpo, e cada uma delas tem um anticorpo IgM único que fica na superfície da célula B e cada uma se liga, a um antígeno, disse Simon Goodman, gerente do Programa de Ciência e Tecnologia da The Antibody Society, uma organização sem fins lucrativos que representa aqueles envolvidos na pesquisa e desenvolvimento de anticorpos.

Este nível surpreendente de variação permite que o corpo reconheça quase qualquer substância que possa entrar. Eis como ele atinge essa diversidade: Em cada célula B, os genes que codificam o local de ligação do anticorpo são embaralhados como cartas de baralho em um baralho.

“A quantidade de rearranjo que pode ocorrer é enorme”, disse Cyster à Live Science.

Estas células B patrulham então o corpo, muitas vezes permanecendo mais tempo em áreas como os linfonodos ou as amígdalas, disse Cyster. Na maioria das vezes, estas células B não amarram nada. Mas se, por uma chance em um milhão, uma célula B ligar alguma substância estranha, “isso aciona a célula B para dizer ‘Ei, precisamos ser ativados'”, disse Cyster.

A célula B cresce em tamanho e começa a se dividir no que é chamado de “expansão clonal”, disse Cyster.

“É uma cópia idêntica do pai, assim como a mãe”, disse Cyster. Após uma semana ou mais, pode haver centenas de milhares a um milhão dessas cópias.

Eventualmente, estas células B expandidas clonalmente se diferenciam em células de plasma, que são fábricas de anticorpos.

“Elas secretam 10.000 anticorpos por célula por segundo. Elas podem fazer isso durante semanas ou anos, se você tiver sorte”, disse Cyster.

Mas nem todas as células B dividem a mesma quantidade.

“Se você considerar a célula B como uma fechadura, e considerar todas essas coisas diferentes como sendo chaves diferentes, então algumas das chaves se encaixarão melhor, outras se encaixarão pior, e algumas não se encaixarão em nada”, disse Goodman ao Live Science. “E dependendo de quão bem a chave cabe na fechadura na superfície de uma determinada célula B, essa célula será acionada para dividir mais”. Então, as células B mais prolíficas produzem mais plasmócitos e se transformam mais em um tipo específico de anticorpo.

O corpo também não produz apenas um tipo de anticorpo; ele produz um zoológico confuso e caótico deles. Cada um se prende em diferentes partes de um invasor.

E os anticorpos não fazem todos a mesma coisa uma vez que estão presos a um alvo. Alguns irão cortar a infecção na gema neutralizando diretamente uma ameaça, impedindo que um patógeno entre em uma célula. Outros marcam invasores, para que as células assassinas do sistema imunológico (que não são anticorpos) possam removê-los, disse Greene. Outros ainda podem envolver vírus ou bactérias em um revestimento viscoso. E outros anticorpos podem dizer às células imunes do tipo Pac-Man, chamadas macrófagos, para devorar o invasor. (Essa estratégia pode, às vezes, ter um efeito contrário aos vírus, o que pode cooptar essa resposta para invadir novas células, acrescentou Cyster).

O primeiro tipo de anticorpo a se formar após a exposição a um vírus é o IgM, que emerge dentro de 7 a 10 dias após a exposição, disse Greene. O IgM pode se ligar a um invasor, mas cada “Y” nesta proteína de 10 braços o faz de forma bastante fraca. Mas, assim como cinco pessoas fracas trabalhando juntas podem enfrentar um adversário grande e forte, os cinco Y (10 braços) de IgM trabalhando juntos podem se ligar firmemente a um antígeno, acrescentou ele.

Com cerca de 10 a 14 dias, o corpo começa a fazer o IgG, que é o “maior cavalo de batalha do sistema imunológico”, disse Greene. O IgG pode cruzar a placenta em uma mulher grávida, dando a um recém-nascido proteção passiva contra doenças até que seu próprio sistema imunológico possa se desenvolver, acrescentou Greene.

Normalmente, o sistema imunológico é muito bom em reconhecer o inimigo e ignorar, ou tolerar, nossas próprias células. Algumas vezes, no entanto, este processo corre mal. É aí que entram as células T (outro tipo de glóbulos brancos). O corpo usa estas células T para cruzar alvos – somente se tanto uma célula B como uma célula T reconhecerem algo como um invasor estrangeiro é que uma resposta imune será acionada, disse Goodman. O corpo deve remover as células B que fazem os chamados auto-anticorpos, que reagem às células do próprio corpo. Mas quando isso não acontece, o corpo pode marcar suas próprias células para destruição e depois eliminá-las implacavelmente. Doenças auto-imunes, como lúpus, artrite reumatóide ou diabetes tipo 1 podem resultar, disse Goodman. Existem mais de 100 doenças auto-imunes, segundo a Associação Americana de Doenças Autoimunes Relacionadas.

O que são anticorpos monoclonais?

Os anticorpos tornaram-se a base para alguns dos medicamentos mais úteis, bem como algumas das mais poderosas técnicas de laboratório em biologia, disse Goodman. Uma dessas superestrelas clínicas e terapêuticas é o que é conhecido como um anticorpo monoclonal.

Para criar um anticorpo monoclonal, os pesquisadores vacinam um animal (ou possivelmente um humano) para estimular a produção de anticorpos contra uma determinada substância. O corpo irá gradualmente tornar anticorpos que são cada vez mais eficazes contra esse antígeno. Estas células produtoras de anticorpos são então filtradas dos glóbulos brancos e colocadas em um prato para ver quais células unem melhor o antígeno, disse Goodman. A célula que liga melhor é então isolada – é uma fábrica produtora de anticorpos, especificamente aperfeiçoada para produzir um anticorpo super-seletivo.

A partir daí, essa célula é fundida a uma célula de câncer de sangue, produzindo algo chamado hibridoma. Este hibridoma, ou monoclone, é um gerador inesgotável de exatamente o mesmo anticorpo, repetidas vezes. (Os pesquisadores ligam a célula monoclonal a uma célula cancerígena porque o câncer continua a se reproduzir).

“Ele apenas produz e produz e produz, e nunca vai parar, e é um câncer, portanto é essencialmente imortal”, disse Goodman. O que ele produz é um anticorpo monoclonal.

Tais linhas celulares têm uma gama incrivelmente diversificada de usos. Existem milhões de anticorpos monoclonais comerciais, que são usados em laboratórios para marcar os mais pequenos e específicos alvos celulares para estudo, disse Goodman.

“Eles são incríveis, são ferramentas extremamente precisas”, disse Goodman.

Os anticorpos monoclonais também formam a base de muitos medicamentos. Por exemplo, o medicamento adalimumab (marca Humira), é um anticorpo monoclonal que trata a artrite reumatóide inibindo uma proteína inflamatória conhecida como citocina. Outro, chamado bevacizumab (Avastin), visa uma molécula que alimenta o crescimento dos vasos sanguíneos; ao bloquear esta molécula, o bevacizumab pode retardar o crescimento de pulmão, cólon, rim e alguns cancros cerebrais.

E na pandemia de SARS-CoV-2, médicos em todo o mundo estão correndo para criar anticorpos monoclonais que, esperamos, neutralizem o novo coronavírus, disse Greene. Estes anticorpos são filtrados do plasma de pessoas que se recuperaram da COVID-19 (também chamada de soro convalescente). A esperança é que, isolando os anticorpos mais eficazes, e depois produzindo-os em massa, os médicos possam criar um tratamento que proporcione uma imunidade temporária e “passiva” até que o corpo possa alcançar e montar uma resposta eficaz e mais duradoura por si só, disse Greene.

Em contraste, os anticorpos policlonais são derivados de múltiplas células B. Os anticorpos policlonais são uma biblioteca de anticorpos que todos se ligam a partes ligeiramente diferentes do antígeno, ou alvo. Os anticorpos policlonais são normalmente produzidos injetando um animal com o antígeno, estimulando uma resposta imune, e depois extraindo o plasma dos animais para produzir anticorpos em massa, de acordo com um estudo de 2005 no jornal Institute for Laboratory Animal Research (ILAR).

Ao contrário dos anticorpos monoclonais, que podem levar até 6 meses para produzir, os anticorpos policlonais podem ser feitos em 4 a 8 semanas, e requerem menos conhecimento técnico. Além disso, para certos tipos de testes onde se está tentando detectar o antígeno, os anticorpos policlonais podem ter uma chance maior de ligação ao antígeno alvo, tornando-os potencialmente mais sensíveis. O lado negativo dos anticorpos policlonais é que, como cada animal individualmente pode produzir uma gama diferente de anticorpos, fazer com que anticorpos policlonais consistentes de lote para lote possam ser mais desafiadores, e não é tão fácil ter um grande suprimento, de acordo com um estudo de 2005 na revista Biotechniques.

Como funcionam os testes de anticorpos?

Os testes de anticorpos detectam se o corpo produziu quantidades detectáveis de anticorpos para uma determinada molécula e podem, portanto, revelar se alguém foi infectado por um vírus ou uma bactéria específica no passado. Normalmente, estes testes estão detectando IgM ou IgG, previamente reportado no Live Science.

Por exemplo, os testes de anticorpos SARS-CoV-2 tipicamente detectam parte ou toda a proteína do pico do coronavírus e podem revelar se alguém teve COVID-19 no passado. Como o corpo leva tempo para aumentar sua produção de anticorpos, as pessoas geralmente só testam positivo cerca de duas semanas após terem sido expostas pela primeira vez ao patógeno, informou anteriormente a Live Science.

Há dois tipos comuns de testes de anticorpos – ensaios de fluxo lateral e ensaios de imunoabsorção enzimática (ELISA). Ambos envolvem a fixação de um antígeno a uma superfície e depois detectam se um anticorpo se liga a esse antígeno. Normalmente, uma reação química, como fluorescência ou mudança de cor, é desencadeada quando o anticorpo se liga ao antígeno. Os ensaios de fluxo lateral são similares aos testes de gravidez de urina em bastão; em vez de urina, para testes de anticorpos, o sangue ou soro é lavado sobre a superfície plana, que geralmente é papel. Os testes ELISA funcionam segundo um princípio semelhante, apenas os testes são realizados em microplacas e requerem um técnico de laboratório, e os resultados podem não ser lidos imediatamente, Charlotte Sværke Jørgensen, que estuda Serologia de Vírus e Diagnóstico Especial Microbiológico no Statens Serum Institut em Copenhague, previamente informado à Live Science em um e-mail.

Um bom teste de anticorpos é um teste que produz poucos falsos positivos e poucos falsos negativos, a Live Science relatou anteriormente. Para garantir que isso aconteça, os cientistas precisam “calibrar” seu teste, por exemplo, certificando-se de que as amostras conhecidas por não terem o antígeno não produzam falsamente um teste positivo. Por exemplo, com SARs-CoV-2, isso significaria testar amostras de sangue de antes do início da pandemia e certificar-se de que nenhuma amostra seja positiva. Eles também precisam colher amostras que definitivamente tenham o anticorpo neles, e certificar-se de que o teste de anticorpos faça um bom trabalho para detectar esses positivos.

Referências:

What are antibodies? livescience.com

How do Antibodies Work? https://www.youtube.com/watch?v=_N1xX49AqwQ

What are antibodies? Test for Past Infection (Antibody Test) https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/testing/serology-overview.html

Finding Antibodies that Neutralize SARS-CoV-2 https://directorsblog.nih.gov/tag/immunity/

Nas profundezas do oceano, onde a luz do sol mal chega, cientistas do Smithsonian e uma equipe de colaboradores descobriram um dos materiais mais negros conhecidos: a pele de certos peixes. Estes peixes ultra-negros absorvem a luz de forma tão eficiente que mesmo em luz brilhante parecem ser silhuetas sem características discerníveis. Na escuridão do oceano, mesmo rodeados de luz bioluminescente, eles literalmente desaparecem.

Na edição de 16 de julho da revista Current Biology, uma equipe de cientistas liderada pela zoóloga Karen Osborn, do Museu Nacional de História Natural do Smithsonian, e pela bióloga Sönke Johnsen, da Duke University, relatam como um arranjo único de grânulos embalados com pigmento permite que alguns peixes absorvam quase toda a luz que atinge sua pele, de modo que apenas 0,05% dessa luz seja refletida de volta. A adoção desta estratégia poderia ajudar os engenheiros a desenvolver materiais ultra-pretos menos caros, flexíveis e mais duráveis para uso em tecnologia ótica, como telescópios e câmeras, e para camuflagem, disse Osborn.

Osborn começou a se interessar pela pele do peixe quando tentou fotografar alguns peixes negros impressionantes que ela e seus colegas capturaram em redes de arrasto usadas para amostrar as profundezas do mar. Apesar do equipamento sofisticado, disse ela, ela não conseguiu capturar nenhum detalhe nas imagens. “Não importava como você montava a câmera ou a iluminação – eles apenas sugavam toda a luz”.

Medidas cuidadosas no laboratório confirmaram porque as câmeras não conseguiam capturar suas características: Muitos dos peixes negros encontrados no mar profundo absorveram mais de 99,5% da luz que atingia suas superfícies. Isso significa que eles são ultrapretos – mais pretos que papel preto, mais pretos que fita adesiva elétrica, mais pretos que um pneu novinho em folha. E no mar profundo e escuro, onde um único fóton de luz é suficiente para atrair a atenção, essa intensa escuridão pode melhorar as chances de sobrevivência de um peixe.

Como a luz solar não chega a mais de algumas centenas de metros abaixo da superfície do oceano, a maioria das criaturas do mar profundo produz sua própria luz, chamada bioluminescência. Os brilhos bioluminescentes são usados para atrair companheiros, distrair os predadores e atrair as presas. Eles também podem expor animais próximos – enganando a abordagem furtiva de um predador ou brilhando um farol sobre presas potenciais – a menos que esses animais tenham a camuflagem correta. “Se você quiser se misturar com a escuridão infinita de seu entorno, sugar cada fóton que atinge você é um ótimo caminho a seguir”, disse Osborn.

A absorção de luz quase completa do peixe ultra-preto depende da melanina, o mesmo pigmento que colore e proteja a pele humana da luz solar. Osborn e seus colegas descobriram que este pigmento não é apenas abundante na pele dos peixes ultra-negros, ele é distribuído de uma forma única. Os compartimentos celulares cheios de pigmentos chamados melanosomas são densamente embalados em células de pigmento e estas células de pigmento são dispostas muito perto da superfície da pele de um peixe ultra-negro em uma camada contínua. O tamanho, forma e disposição dos melanossomos fazem com que eles direcionem qualquer luz que não absorvam imediatamente para os melanossomos vizinhos dentro da célula, que então sugam a luz restante.

“Efetivamente, o que eles fizeram foi fazer uma armadilha de luz supereficiente e superfina”, disse Osborn. “A luz não ricocheteia; a luz não atravessa. Ela apenas entra nesta camada e desaparece”.

“Estas estruturas contendo pigmentos são embaladas nas células da pele como uma minúscula máquina de gombalas, onde todas as gombalas têm o tamanho e a forma certos para prender a luz dentro da máquina”, disse Alexander Davis, co-autor do estudo e doutorando em biologia na Duke University.

Os peixes não são os únicos animais conhecidos que armadilham luz suficiente para produzir uma superfície ultra-negra. Penas e escamas ultra-negras foram encontradas em algumas aves e algumas borboletas, onde contrastam com regiões de cores vivas, fazendo as cores parecerem mais vibrantes. Esses animais produzem o efeito combinando uma camada de melanina com estruturas de captura de luz, como pequenos tubos ou caixas. No mar profundo de recursos limitados, os peixes ultra-negros parecem ter desenvolvido um sistema mais eficiente, disse Osborn. “Este é o único sistema que conhecemos que utiliza o próprio pigmento para controlar qualquer luz inicialmente não absorvida”. Esta ultra-escuridão baseada no melanoma parece ser uma estratégia comum nas profundezas do mar: Osborn e sua equipe encontraram os mesmos padrões distintos de pigmento em 16 espécies de peixes distantemente relacionados.

A adoção desta eficiente estratégia de design poderia melhorar a fabricação de materiais ultra-negros, que atualmente utilizam uma arquitetura mais parecida com a encontrada nas aves e borboletas ultra-negras, disse Osborn. Tais materiais, procurados para equipamentos óticos sensíveis, são atualmente extremamente delicados e caros de produzir. “Em vez de construir algum tipo de estrutura que prenda a luz, se você fizesse o pigmento absorvente com o tamanho e forma corretos, você poderia conseguir a mesma absorção potencialmente muito mais barata e tornar o material muito menos frágil”, disse ela.

Referências:

How Deep-Sea, Ultra-Black Fish Disappear – Science Behind Skin That Absorbs More Than 99.5% of Light

“Ultra-black Camouflage in Deep-Sea Fishes” byAlexander L. Davis, Kate N. Thomas, Freya E. Goetz, Bruce H. Robison, Sönke Johnsen and Karen J. Osborn, 16 July 2020, Current Biology.
DOI: 10.1016/j.cub.2020.06.044