Estudo revela como minúsculas aranhas Madagascar mantém sua cor ao longo de décadas – ScienceDaily

Há uma abastamento que chama a circunspecção Phoroncidia rubroargentea uma espécie de aranhão nativa de Madagascar, começando com seu tamanho três milímetros, eles são pouco maiores que alguns grãos de sal.

Mas a razão pela qual eles chamaram a circunspecção de Sarah Kariko teve mais a ver com sua cor.

Ao contendedor de muitas outras espécies, que gradualmente vêem sua cor se esvair quando preservadas em etanol, as minúsculas aranhas deslumbram com o vermelho rutilante e prateado rutilante, mesmo depois de décadas em etanol.

"Eu estava classificando os espécimes das minhas expedições em direção a Madagascar e essas pequenas aranhas vermelhas chamavam minha circunspecção", disse Kariko. "Eu perguntei a um colega: 'Você já viu isso diante?' Quando comecei a examinar as mesmas espécies de aranhas nas prateleiras da coleção e comecei a examinar espécimes de outros museus, eles idem se pareciam com isso, então comecei a perguntar como isso está acontecendo? O que está acontecendo aqui? "

Essas perguntas foram o início de uma jornada que levaria Kariko e vários outros cientistas de Harvard (adiante de dois cientistas do Weizmann Institute of Science) a investigar como as minúsculas aranhas produzem suas cores distintas e por que são tão surpreendentemente duráveis.

Suas descobertas, publicadas em 2018 como um assaz de capa no Jornal da Royal Society Interface mostram que as aranhas realmente usam uma combinação de estratégias – incluindo cores estruturais e pigmentos e materiais fluorescentes – em direção a produzir suas cores, e tudo isso é protegido por uma camada dura de cutícula.

"já agora não sabemos exatamente por que essas aranhas têm essa coloração", disse Kariko. "Existem muitos predadores visuais, como camaleões, nas florestas onde essas aranhas são encontradas, então é provável que isso seja um comunicação ou uma coloração protetora. Com este assaz, nós fizemos algumas incursões em como elas fazem essas cores, mas as porque já agora é um segredo que esperamos desvendar. "

O primeiro passo em direção a desmontar as cores da aranhão envolveu James Weaver, do Instituto Wyss de Harvard em direção a Engenharia Biologicamente Inspirada, que examinou os espécimes com Kariko, e então contatou Mathias Kolle enquanto trabalhava no Laboratório de Biomineralização e Biomineralização de Joanna Aizenberg. Departamento de Engenharia Mecânica do MIT) em direção a realizar medições espectroscópicas

Eles rapidamente perceberam que idem precisavam de alguém com habilidades especiais em ciência dos materiais, adiante de excelente destreza manual em direção a trabalhar com esses espécimes minúsculos, então contataram Ling Li.

Li, um pós-doutorado no Wyss Institute (e presentemente professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Virgínia Tech), usou uma ampla gama de técnicas de imagem – da microscopia óptica à fluorescência e à microscopia eletrônica – em direção a examinar as cores detalhe preciso.

A equipe expandiu-se em direção a incluir Jaakko Timonen da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson (e presentemente professor da Aalto University na Finlândia), que realizou imagens de fluorescência detalhadas dos espécimes de aranhão, assaz como Carolyn Marks, Cientista de imagem biológica no Centro de Sistemas em Nanoescala, que idem foi trazido em direção a assessor a preparar e examinar fatias muito finas da aranhão.

Muito rapidamente, disse Li e Kolle, ficou claro que a cor prateada era o resultado de um material semelhante ao encontrado em escamas de peixe refletivas.

Essa estrutura funciona, disse Kolle, ao empilhar uma série de minúsculas placas de 100 nanômetros de espessura – cerca de 1/1000 da largura de um fio de pêlo humano – feitas de material muitíssimo refletivo em cima umas das outras. Cada placa reflete a luz em um comprimento de onda ligeiramente desigual e esses comprimentos de onda se anulam ou se somam em direção a produzir cores.

"A estudo de Ling revelou isso lindamente", disse Kolle. "Conseguimos gerar uma imagem dessas plaquetas e desencapotar que elas têm uma espessura específica, mas não há controle específico do espaçamento entre elas. Isso significa que algumas áreas podem filtrar o vermelho e refleti-lo com força, e outras áreas podem gerar o mesmo em direção a cerúleo ou verde. Quando você adiciona tudo isso, você obtém a cor prateada. "

"Conseguimos desencapotar que esta cor prata é estrutural", acrescentou Li. "Então, isso explica por que a cor não desaparece – ela está embutida na estrutura"

.

A equipe idem descobriu que a cor vermelha (não estrutural) é capaz de resistir ao desbotamento em etanol porque o pigmento fica preso em uma série de pequenas "microesferas" que têm somente cerca de um mícron de diâmetro.

"já onde sabemos, isso é um tanto único, penso eu, em termos de aranhas", disse Li. "já agora não sabemos os componentes químicos exatos do pigmento, mas parece que essas microesferas contribuem em direção a a estabilidade da cor vermelha."

As proteções de cor da aranhão, no entanto, não param por então

"É provável que a estabilidade das cores idem seja reforçada por uma camada externa de cutícula", disse Li. "Esta é uma aranhão de corpo duro, de modo que a superfície da cutícula é relativamente espessa e dura, e robusta, o que poderia fornecer estabilidade mecânica e química acessório. Em torno da cor prata, a cutícula é muito uniforme e transparente, mas na espaço vermelha, Ele é modificado em direção a incluir pigmento acessório que adiciona à cor vermelha ". E enquanto esta cor é surpreendentemente estável ao longo do tempo, seus experimentos idem mostram que sua resistividade a longo prazo ao opugnação químico pelos fixadores circundantes idem é sensível à ruptura mecânica ou a outros impactos, que podem danificar o complexo sistema fundamentado em pigmentos multi-componentes. ]

A estudo da equipe de como as aranhas produzem suas cores distintas idem revelou evidências de um fenômeno incomum, chamado de "geminação" na estrutura das placas usadas em direção a produzir a cor prateada. Dois cientistas do Instituto Weizmann, Leslie Leiserowitz e Dvir Gur, trouxeram seus conhecimentos em cristalografia em direção a assessor a equipe a identificar as características do colocação atómico desses cristais de guanina usando os dados estruturais adquiridos por Li e Kariko.

"Estas placas são feitas de cristais de guanina – o mesmo material encontrado em escamas de peixes reflexivas – mas, neste caso, as placas não são um único cristal, existe um plano de geminação que corre paralelo à orientação do cristal Essencialmente, há dois cristais de frente um em direção a o outro, de modo que os átomos estão dispostos em simetria no espelho. "

Embora tais estruturas tenham sido observadas em dois outros vivo – corpos de copépodes e olhos de vieiras – P. rubroargentea é o primeiro exemplo conhecido de entrelaçamento em aracnídeos, disse Kariko.

Embora a equipe já agora esteja trabalhando em direção a entender exatamente por que a junção ocorre, Li sugeriu que pode ser fundamental garantir que as plaquetas cresçam na espessura adequada em direção a pescar as propriedades ópticas desejadas.

Em última estudo, disse Kolle, a esperança é que uma melhor compreensão de como as aranhas produzem sua cor vívida e duradoura idem pode fornecer informações valiosas que poderiam ser aplicadas a outras questões da ciência dos materiais.

"A mensagem em direção a levar em direção a casa é se você está construindo um novo material em direção a um determinado propósito e tem certos critérios que deseja satisfazer, como a robustez da cor", disse Kolle. "Podemos tomar algumas dessas soluções naturais como ponto de partida"

.

Phoroncidia rubroargentea é idem a aranhão que inspirou Kariko a gerar o programa Spider Super Hero, inicialmente projetado em direção a pacientes de oncologia pediátrica e hematologia no Hospital Flutuante em direção a Crianças, e posteriormente expandido em direção a o Museu de História Natural de Harvard. – chegou a mais de 200 crianças e suas famílias.

Neste programa, os participantes participam de uma expedição imaginária em todo o mundo em direção a conhecer diferentes espécies de aranhas e instruir sobre suas adaptações (ou "superpoderes"), que contribuem em direção a sua sobrevivência em seus habitats específicos.

anteriormente essa introdução inicial à biodiversidade de aranhas, as crianças projetaram seu próprio super herói de aranhão em direção a ajudá-las com um desafio do mundo real que estão enfrentando e poderiam usar um pouco de adminículo acessório. No caso de P. rubroargentea por exemplo, essa aranhão pode nos lembrar que, mesmo se você estiver passando por quimioterapia ou qualquer outra coisa, ela pode nos assessor a lembrar como podemos ficar lindas por dentro e por fora, independentemente das dificuldades que encontramos no caminho.

"Há muitas maneiras de se inspirar no mundo natural", disse Kariko. "A esperança é que este programa possa assessor a estraçalhar nossos olhos em direção a a beldade e a expectativa já mesmo das criaturas mais pequenas entre nós."

Estudo revela como minúsculas aranhas Madagascar mantém sua cor ao longo de décadas - ScienceDaily

Fonte: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180511123227.htm

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