Como os animais obtêm seus padrões de pele?

Padrões na pele dos animais, como as listras das zebras ou as manchas coloridas dos sapos venenosos, desempenham diversas funções biológicas — incluindo a regulação da temperatura, camuflagem e sinais de alerta. Para serem eficazes, no entanto, as cores que compõem esses padrões precisam ser distintas e bem separadas. E no âmbito das camuflagens, cores bem separadas permitem com que os animais se misturem melhor ao ambiente.

Por conta disso, um novo estudo publicado na Science Advances foi atrás de respostas para como esses padrões distintos se formam e até mesmo como eles podem ser aplicados a diagnósticos médicos mais precisos e na criação de materiais sintéticos. De acordo com os pesquisadores, o maior questionamento é como podem existir padrões de cores distintos na presença da difusão, um processo químico onde as moléculas se movem de uma área de maior concentração para uma área de menor concentração, criando uniformidade.

Padrões distintos

(Fonte: Getty Images)

Em 1952, o matemático Alan Turing abordou as reações químicas envolvidas na produção das cores em um de seus artigos. Segundo o pesquisador, existe uma forma de neutralizar a difusão entre tons. Por conta dessas mesmas reações químicas, é possível que as cores se auto-organizem e criem regiões interconectadas com cores diferentes, formando o que hoje são chamados de padrões de Turing.

No entanto, em modelos matemáticos, os limites entre as regiões das cores são bem confusos por conta da difusão. Para entender esse fenômeno, cientistas decidiram realizar experimentos em laboratório com partículas de tamanho micrométrico, como as células envolvidas na produção das cores da pele de um animal. Os resultados mostram que partículas desse tamanho formam estruturas em faixas quando colocadas entre uma região com alta concentração de outros solutos dissolvidos e uma região de baixa concentração.

Nesse sentido, seria impossível que cores como o azul e o vermelho se misturassem e formassem roxo, porque cada uma delas escolheria uma área de baixa ou alta concentração e carregaria partículas próximas junto delas. Esse fenômeno foi chamado pelos pesquisadores de difusioforese. Esse processo pode ser visto, por exemplo, quando lavamos nossas roupas: as partículas de sujeira se afastam das vestimentas à medida que as moléculas de sabão se espalham por uma camiseta.

Formação de padrões

(Fonte: Getty Images)

Como as células que produzem os pigmentos que compõem as cores na pele de um animal também são de tamanho micrométrico, as descobertas recentes sugerem que a difusioforese pode desempenhar um papel fundamental na criação de padrões de cores distintos de forma ampla na natureza. Além disso, compreender como a natureza programa funções específicas tende a ajudar os pesquisadores a projetar sistemas sintéticos que executam tarefas semelhantes.

E de que forma? Experimentos de laboratório mostram que cientistas podem fazer uso da difusioforese para criar filtros de água sem membrana ou até mesmo ferramentas de desenvolvimento de medicamentos de baixo custo. Isso também quer dizer que manchas na pele de um indivíduo podem diagnosticar condições médicas e monitorar a saúde de um paciente, detectando alterações em marcadores bioquímicos. 

Por esse motivo, os pesquisadores pretendem continuar estudando como os padrões biológicos se formam para conseguir dar um passo além de imitar suas funções em laboratório. Essa empreitada, caso tudo dê certo, pode trazer benefícios impressionantes para a sociedade no futuro.