30/11/2024 - 10:00
Um estudo publicado no portal The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), na segunda-feira, 25, revela os motivos para uma espécie de pepino arremessar suas sementes.
A espécie do vegetal denominada pepino esguichador recebeu esse nome devido ao modo explosivo que eles liberam suas sementes – o lançamento dura apenas 30 milissegundos, mas faz com que elas atinjam velocidade de cerca de 20 metros por segundo e caiam a distâncias até 250 vezes o comprimento da fruta, normalmente 10 metros.
A nova pesquisa conduzida por pesquisadores da Universidade de Oxford e da Universidade de Manchester foi feita por meio de experimentos em espécimes do pepino, cultivados no Jardim Botânico de Oxford. A investigação incluiu métodos como filmar a dispersão das sementes usando uma câmera de alta velocidade – medindo o volume da fruta e do caule antes e depois do lançamento – além de testes com tomografias computadorizadas de uma amostra intacta e o monitoramento da fruta com uma fotografia de dias anteriores ao impulso.
Depois foi realizado um conjunto de modelos matemáticos que descrevem a mecânica da fruta pressurizada, do caule e das trajetórias balísticas das sementes. A partir dos métodos, os cientistas elencaram as cinco razões principais do fenômeno. Veja abaixo:
- o sistema pressurizado: durante as semanas anteriores à erupção, o interior do alimento fica altamente pressurizado em razão do acúmulo de fluído mucilaginoso – secreção rica em polissacarídeos;
- redistribuição dos fluidos: nos dias antes da ação, o fluido acumulado é redistribuído da fruta para o caule, o tornando mais longo, grosso e rígido – fazendo o fruto girar verticalmente em um ângulo próximo a 45º, para que o lançamento seja bem sucedido;
- breve recuo: nos primeiros milissegundos da ejeção, a ponta do caule recua para longe da fruta fazendo com que ela gire na direção oposta;
- lançamento variável: para que o arremesso seja bem sucedido ele depende dos outros quatro fatores anteriores, mas como a primeira é seguida por várias sementes, a velocidade de saída diminui com a passagem enquanto o ângulo aumenta. A condição faz com que as amostras iniciais alcancem a maior distância, com as subsequentes pousando mais perto – o resultado geral é uma distribuição ampla e quase uniforme de sementes cobrindo uma área em forma de anel em volta da planta-mãe.
Todos os fatores listados criam um sistema de lançamento sofisticado, que ainda não havia sido descoberto pelos pesquisadores. Por meio do modelo matemático, os especialistas exploraram as consequência de alterar artificialmente alguns parâmetros – o que resultou em uma modificação que permitiu que o sistema funcionasse quase perfeitamente.
Tornar o caule mais grosso e rígido resultou no lançamento quase horizontal, o que permite as sementes se distribuírem por uma área mais estreita, com menos probabilidade de sobrevivência. Enquanto isso, reduzir a quantidade de fluido redistribuído da fruta para o caule faz com que o fruto se torne super pressurizado, resultando na ejeção mais rápida e alta das sementes.
“A primeira vez que inspecionamos esta planta no Jardim Botânico, o lançamento da semente foi tão rápido que não tínhamos certeza de que realmente tinha acontecido. Foi muito emocionante cavar e descobrir o mecanismo desta planta única”, contou Derek Moulton, coautor do artigo e professor de matemática aplicada no Oxford Mathematical Institute.
“Esta pesquisa oferece aplicações potenciais em engenharia bioinspirada e ciência de materiais, particularmente em sistemas de administração de medicamentos sob demanda, por exemplo, microcápsulas que ejetam nanopartículas onde o controle preciso de liberação rápida e direcional é crucial”, completou Finn Box, coautor do estudo e cientista do Royal Society University Research Fellow da Universidade de Manchester.
