Órgãos de orientação animal

A “visão” das traças, pássaros e tartarugas migratórios.

Esses três tipos de animais foram estudados e o resultado foi a descoberta de órgãos de orientação, completamente diferentes dos usados pelos humanos nos seus deslocamentos. Talvez algum recurso dos homo sapiens, para se orientar em grandes deslocamentos, seja ainda descoberto, mas, por enquanto, essa surpreendente habilidade não é nossa. O Ângulo e Foco, na sua linha editorial bem variada, resolveu trazer essas curiosidades que, talvez, inspirem aparelhos e equipamentos do futuro para facilitar nosso deslocamento. Desculpem se falo em ‘futuro’, num momento mundial que anuncia uma guerra de proporções apocalípticas. Mas é nosso incorrigível otimismo…

Os cientistas sempre se impressionaram com sua incrível capacidade das aves de migrar por milhares de quilômetros com precisão — tanto em noites escuras, como em tempestades ou por caminhos desconhecidos. Uma das explicações mais fascinantes para esse “superpoder”, agora pode estar em um campo que une física quântica e biologia.

O segredo desse fenômeno está nos criptocromos, que são proteínas especiais, localizadas nos olhos dos pássaros. Essas proteínas, quando expostas à luz do sol, formam pares de elétrons quânticos entrelaçados. Essa condição curiosa, em que os estados de dois elétrons ficam conectados, acontece mesmo que estejam separados fisicamente. O comportamento desses elétrons entrelaçados se altera. conforme a orientação do campo magnético da Terra.

A depender da direção em que o pássaro está voando, os criptocromos reagem de forma diferente ao campo magnético terrestre, criando uma espécie de “mapa visual”. Melhor explicado, as aves conseguem literalmente “enxergar” o campo magnético, usando essa visão como uma bússola interna que guia, com extrema precisão, as suas rotas.

Esse estudo foi incluído numa área emergente da ciência, chamada biologia quântica, que estuda como efeitos quânticos — o entrelaçamento e o tunelamento — atuam em organismos vivos. A pesquisa está na fase inicial, mas o fato de aves migratórias utilizarem princípios da física quântica de forma natural é uma das descobertas mais surpreendentes da ciência moderna, sem dúvida.

De um lado, nós dependemos de GPS, mapas e bússolas; já os pássaros contam com um sistema de navegação embutido — baseado em leis ainda misteriosas do universo. Assim, a natureza mostra que está anos-luz à frente da nossa tecnologia.

Como acontece esse ‘milagre’

A visão quântica dos pássaros migratórios é uma área fascinante, ainda em desenvolvimento, da pesquisa científica.  Embora, ainda, não haja uma compreensão completa desse ‘milagre’, a hipótese sugere que os pássaros podem detectar o campo magnético da Terra, usando um mecanismo que envolve o entrelaçamento de elétrons em moléculas específicas, nos seus olhos ou em outras partes do corpo.

Para entender melhor, alguns pontos importantes a considerar começam com os cristais de magnetita. Algumas espécies de pássaros possuem cristais de magnetita em seus bicos ou em outros tecidos.  A magnetita é um mineral que reage ao campo magnético da Terra.  No entanto, a precisão da navegação dos pássaros, não se explica sozinha pela sensibilidade da magnetita.

Foi necessário estudar, também, mecanismos quânticos. A hipótese da visão quântica indica que os pássaros podem usar um mecanismo mais sofisticado, envolvendo pares de elétrons, entrelaçados em moléculas como a criptocroma.  As mudanças no movimento circular desses elétrons, induzida pelo campo magnético da Terra, deve gerar um sinal detectado pelo pássaro.

A exata mecânica quântica envolvida, ainda não está totalmente esclarecida, mas sabe-se que depende da criptocroma. Ela é uma proteína fotossensível, encontrada em muitos organismos animais, incluindo o dos pássaros.  Se não é definitivo, o resultado sugere que a criptocroma pode desempenhar um papel na recepção magnética.

Entre os desafios, baseados nas evidências, a fragilidade dos estados quânticos e a dificuldade de realizar experimentos controlados são alguns dos obstáculos, por enquanto.

Exemplar de traça Bogong (Agrotis infusa) fêmea. Imagem: Alamy.

Navegação de traças

A ciência, também, acaba de descobrir uma espécie invertebrada que usa as estrelas para navegar nas suas épicas migrações. São as traças Bogong que, usando o céu noturno austral como bússola, fazem migrações de centenas de quilômetros todos os anos.

Todas as primaveras, milhares de milhões de traças Bogong (Agrotis infusa) migram muitos quilômetros para sul, guiadas pelo céu noturno austral até aos Alpes Australianos.

Na semana passada, a revista Nature publicou que a descoberta sobre como as traças conseguem encontrar o seu caminho, usando apenas as estrelas, torna esta traça o primeiro invertebrado a ser observado usando navegação celestial para viagens de longa distância.

“A primeira vez que as vimos voar sob o céu noturno, sem qualquer outra pista, e sempre na direção certa, ficamos surpreendidos”, explica o co-autor do estudo, um entomólogo da Universidade de Lund, na Suécia, Eric Warrant.

As traças Bogong saem dos seus casulos no sudeste da Austrália e algumas regiões da Nova Zelândia e iniciam um longo voo até grutas montanhosas que nunca visitaram anteriormente.

“Como é que sabem encontrar o caminho até lá?” pergunta Warrant, ao anotar que, no outono seguinte, estas traças fazem o voo de regresso para se reproduzirem e morrerem.

Ele e a sua equipe suspeitavam que estas traças se orientavam durante o voo olhando para as estrelas, capacidade anteriormente identificada apenas em humanos, aves e, possivelmente, focas.

O passo seguinte foi testar esta teoria: capturaram traças selvagens e as colocaram num ‘simulador de voo’ — uma caixa cilíndrica transparente, na qual os insetos foram amarrados e os seus movimentos foram registrados, enquanto eram mostradas a elas projeções do céu estrelado.

No simulador, os investigadores manipularam o campo magnético para observar se as traças conseguiam navegar sem esta pista. Registaram, também, a atividade dos neurônios visuais nos cérebros das traças para investigar se usavam a representação do céu estrelado.

Assim, verificaram que elas eram completamente incapazes de navegar, quando não tinham acesso à projeção do céu ou ao campo eletromagnético.

Porém, com acesso apenas à pista visual das estrelas, conseguiam navegar na direção apropriada. Conseguiam, também, voar, na direção correta, mas sem estrelas visíveis, na presença de um campo eletromagnético.

Possuir estas duas ‘bússolas’ internas permite às traças navegar em condições adversas, como céus nublados noturnos que obscurecem as estrelas, ou durante tempestades magnéticas, garantem os investigadores.

A equipe identificou, também, os neurônios visuais dentro do cérebro da traça que incluem a forma da Via Láctea e respondem a características do céu.

“O que foi emocionante para mim foram estes neurônios, que não tínhamos visto antes”, diz Andrea Adden, co-autora do estudo e investigadora de neurociência no Instituto Francis Crick, em Londres.

Basil el Jundi, biólogo da Universidade de Oldenburg, Alemanha, que não esteve envolvido no estudo, diz que “é surpreendente que um inseto com um cérebro menor que um grão de arroz seja capaz de fazer isto”.

Ver como as traças Bogong podem integrar pistas visuais e eletromagnéticas, em conjunto, é uma das vias para a investigação futura: “Mesmo um sistema nervoso muito pequeno é capaz de coisas espantosas“, diz Warren.

Traça Bogong (Agrotis infusa) fêmea.

Como tudo isso acontece

Os humanos não têm um “sensor magnético” nativo altamente funcional, diferente de muitos animais que possuem mecanismos biológicos para se orientar. No entanto, há algumas curiosidades interessantes:

Estudos sugerem que os humanos podem ter uma leve sensibilidade ao magnetismo, possivelmente devido à presença de cristais de magnetita (um mineral magnético), em partes do cérebro. Contudo, até agora, essa capacidade é extremamente sutil e inconsciente.

Outro aspecto é que os humanos já foram, ao longo do tempo, excelentes navegadores, usando as estrelas. Isso, porém, é uma habilidade aprendida, não inata. Os polinésios e os povos do deserto desenvolveram sistemas sofisticados de navegação, observando os astros, os ventos e o mar.

Isso quer dizer que, embora nosso corpo não venha com uma bússola embutida muito precisa, nossa curiosidade e capacidade de aprendizado permitiram que criássemos nossas próprias “ferramentas sensoriais”. Imagine só as aventuras possíveis, se os humanos tivessem um instinto de navegação como as tartarugas marinhas…!

Tartarugas não se perdem nos caminhos

As tartarugas marinhas são verdadeiras navegadoras oceânicas. Será que seu segredo está em uma combinação impressionante de instinto e sensibilidade ao ambiente?

Os cientistas afirmam que elas utilizam, principalmente, o campo magnético da Terra como uma espécie de GPS natural. Desde seu nascimento, as tartarugas registram a “assinatura magnética” da praia onde nasceram, o que permite que, décadas depois, retornem com precisão cirúrgica ao mesmo local para a desova. Elas conseguem detectar variações na intensidade e inclinação do campo magnético, gerando um mapa mental do oceano.

E tem mais: elas também se orientam pela posição do sol e das estrelas, especialmente durante as migrações noturnas. Existem, também, indícios de que fatores como cheiros da água, temperatura da areia e até luminosidade do horizonte ajudam, quando os filhotes correm para o mar, nos primeiros momentos de vida.

A natureza parece ter equipado essas criaturas com um kit de navegação multifuncional, tudo isso sem precisar de satélites ou bússolas.

A conservação das praias influencia esse processo

Como podemos ajudar na conservação das tartarugas marinhas?

Você pode reduzir o uso de plásticos, apoiar programas de conservação, além disso, promover a educação ambiental, respeitar habitats naturais e pressionar por políticas públicas.

Pesquisa nos sites Universo Curioso, ZAP, Ciência & Saúde, Alamy e Wikipedia

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