As cascas dos ovos dos pássaros são maravilhas do design da natureza, capazes de muito mais do que simplesmente encerrar a vida dentro delas. Composta principalmente por carbonato de cálcio, esta complexa estrutura biocerâmica não só serve como abrigo para o desenvolvimento embrionário, mas também como uma poderosa barreira contra ameaças externas. Notavelmente, ele equilibra a delicada interação entre o poder e a necessidade do filhote recém-nascido de se libertar. A fascinante dança evolutiva do parasitismo dos ninhos de pássaros demonstra a engenhosidade da natureza, com algumas espécies colocando seus ovos astuciosamente nos ninhos de outras espécies. Estas aves parasitas abandonam o seu papel de nutrir a sua prole e, em vez disso, põem ovos que não só são capazes de enganar a espécie hospedeira através do mimetismo, mas também são incrivelmente resistentes. Esta inovação evolutiva destaca as formas complexas pelas quais a vida se adapta para se reproduzir, dando-nos uma compreensão mais profunda da complexidade do mundo natural.
Escrevendo na revista iScience, uma equipa de cientistas revelou uma estratégia evolutiva fascinante entre aves parasitas de ninhos obrigatórios, que depositam os seus ovos nos ninhos de outras aves (hospedeiros) para garantir a sua sobrevivência. Este extraordinário esforço de pesquisa foi liderado pela Dra. Analía López da Universidade de Buenos Aires e pelo Dr. Raúl Bolmaro do Instituto de Física de Rosário, Argentina. A equipe de pesquisa interdisciplinar também inclui o Dr. Seung Choi da Academia Chinesa de Ciências, o Dr. Yong Park da Universidade Nacional de Seul, o Dr. Juntos, eles revelaram como certas aves desenvolvem cascas de ovos extremamente resistentes e fortes para enganar predadores e hospedeiros concorrentes, uma descoberta que desafia a compreensão anterior e abre novos caminhos para o uso biomimético de materiais artificiais.
As descobertas dos cientistas apontam para adaptações complexas dentro da camada mais externa da casca do ovo (a camada em paliçada), onde a microestrutura complexa do limite de grão (GB), e não apenas a espessura, melhora as propriedades mecânicas e funcionais. “A complexa microestrutura do GB dentro da camada paliçada da casca do ovo melhora significativamente sua resistência à quebra”, explica o Dr. Bolmaro, elucidando o complexo processo de ‘engenharia GB’. Essas mudanças adaptativas destacam as principais vantagens evolutivas das estratégias de destruição de ovos empregadas pelas aves hospedeiras, ilustrando uma corrida armamentista sutil no nível microscópico da estrutura da casca do ovo.
A abrangente coleção de ovos da equipe abrange a América do Norte, Europa e Leste Asiático e inclui um exame cuidadoso de uma variedade de sistemas hospedeiros de parasitas. “Desde a coleta de ovos de espécies relacionadas até a análise detalhada de difração de retroespalhamento de elétrons (EBSD), nossa precisão metodológica nos permitiu mapear meticulosamente redes GB e orientações cristalográficas”, compartilhou o Dr. Bolmaro, enfatizando a profundidade de seu exame. Esta abordagem revela padrões microscópicos e ultraestruturais que contribuem para a resistência e resistência da casca do ovo, proporcionando uma nova perspectiva sobre as estratégias evolutivas das aves.
Ao discutir métodos para obter dados EBSD, os pesquisadores selecionaram especificamente um conjunto de métodos estatísticos de última geração para minimizar o impacto da não independência entre espécies devido à ancestralidade comum. “Esta estrutura estatística para comparação filogenética é crítica para identificar inequivocamente as diferenças microestruturais entre os parasitas dos ninhos e as cascas dos ovos dos seus hospedeiros, revelando assim o progresso evolutivo destas espécies de aves”, acrescentou o Dr. Lopez, destacando a análise rigorosa que sustentou as suas descobertas.
Esta investigação não só enriquece a nossa compreensão da dinâmica evolutiva das aves, mas também levanta implicações interessantes para o campo da ciência dos materiais. Esses princípios de engenharia natural das cascas dos ovos poderiam inspirar o desenvolvimento de novos materiais que imitassem a elasticidade e a resistência das cascas dos ovos, combinando a sabedoria da natureza com a engenhosidade humana.
Os esforços combinados da Dra. Lopez e seus colegas não apenas destacam aspectos fascinantes da vida das aves, mas também abrem caminho para futuras inovações em design e engenharia de materiais. O seu trabalho demonstra o poder duradouro da investigação interdisciplinar na revelação dos segredos do mundo natural.
Referência do diário
Analía V. López, Seung Choi, Yong Park, Daniel Hanley, Jin-Won Lee, Marcel Honza, Raúl E. Bolmaro, “Linhagens parasitas de cria obrigatória de aves desenvolveram uma variedade de estruturas policristalinas complexas para construir cascas de ovos mais fortes.” iScience, 15 de dezembro de 2023. doi: https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.108552
Referência da Figura 1
Figura editada: López AV, Bolmaro RE, Ávalos M, Gerschenson LN, Reboreda JC, Fiorini VD, Tartalini V, Risso P, Hauber ME. (2021) “Como construir cascas de ovos resistentes a perfurações e quebras? Análise mecânica e estrutural de parasitas aviários e seus hospedeiros.” J. Exp. biologia. 224, jeb243016. Número digital: https://doi.org/10.1242/jeb.243016
Lopez AV, Cui S, Parker Y, Hanley D, Lee JW, Honza M, Bormaro RE. (2023). “Linhagens parasitas obrigatórias de aves desenvolveram uma variedade de estruturas policristalinas complexas para formar cascas de ovos mais fortes.” iScience 26: 108552. Número digital: https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.108552
Sobre o autor
Dr. Raul Bolmaro – físico. Ele recebeu seu doutorado em física em 1987 pela Universidade de La Plata, Argentina. Ele conduziu vários estudos no Laboratório Nacional de Los Alamos (EUA) e no DESY, Deutches Elektronen Syncrotron e Helmholtz-Zentrum Geesthacht Center for Materials and Coastal Research na Alemanha. Sua experiência em pesquisa inclui uma ampla gama de técnicas de ciência de materiais, como textura de materiais, raios X, radiação de nêutrons e síncrotron e EBSD. As principais conquistas abrangem diferentes metais, ligas, biomateriais, cerâmicas, etc. Atualmente é diretor, professor e pesquisador sênior do Grupo de Física e Micromecânica de Materiais Heterogêneos do Instituto CONICET na Argentina.
Doutorado. Analía V. López – bióloga. Possui doutorado em Biologia pela Universidade de Buenos Aires, Argentina (2021). Seu principal foco de pesquisa está nas características estruturais e mecânicas de materiais de casca de ovo em sistemas aviários de parasitas e hospedeiros parasitas obrigatórios no contexto de uma “corrida armamentista” coevolucionária. Diferentes sistemas diferem nos comportamentos de quebra da casca do ovo, e esses comportamentos servirão como mecanismos de pressão seletiva para moldar a evolução diferencial dos fenótipos dos ovos. O seu trabalho de investigação requer uma abordagem multidisciplinar para explorar questões de ecologia comportamental e reprodutiva em sistemas parasitas-hospedeiros específicos e para estudar a convergência evolutiva entre linhagens independentes de parasitas parasitas obrigatórios em todo o mundo. Atualmente colabora com pesquisadores de Taiwan e Argentina, reconhecidos internacionalmente por suas contribuições à engenharia mecânica e de (bio)materiais. Seu trabalho combina extensos estudos comportamentais de campo, técnicas de engenharia e modelagem matemática com métodos comparativos filogenéticos de última geração.
