Brontossauros em meu jardim

Navegar é preciso: o incrível caso da formiga do deserto IV

Carlos Hotta — Fri, 13 Mar 2009 22:45:32 +0000

Este é o penúltimo texto desta série e, provavelmente, o mais chato. Chato porque não entendo nada de luz polarizada e bússola celestiais, apesar de ter tentado reverter este estado desde que comecei a escrever estes textos.

As formigas Cataglyphis fortis usam a luz proveniente do céu para navegar. Interessantemente, elas não usam a posição do sol como referência mas sim a polaridade da luz que chega do céu. Basicamente, a luz que vem dos céus é polarizada ou seja, as ondas luminosas que vêm do céu oscilam em um ângulo específico (me corrijam por favor!). Isso acontece porque o choque da luz solar com as partículas de nossa atmosfera, gera a polarização e a linda cor azul do céu. A polaridade da luz é sempre perpendicular aos raios de luz do sol por isso, se você consegue medir a polaridade da luz, você consegue estimar a direção do sol e ter uma idéia dos pontos cardeais. A vantagem de se medir a polaridade da luz e não a posição do sol é que isso funciona mesmo em dias completamente nublados.

Os insetos conseguem distinguir a polaridade da luz. Eles usam esta informação para ajudar a manter o vôo estável e para navegar. Para isso, eles usam estruturas sensíveis à luz que chamamos de ocelos. Os ocelos se parecem com pequenos olhos na cabeça dos insetos. Na foto abaixo podemos ver três ocelos no topo da cabeça da formiga.

A Cataglyphis fortis consegue usar a luz polarizada vinda do céu para estimar o seu ângulo em relação ao seu formigueiro. Aquela voltinha que pode ser vista no segundo texto da série deve ajudar esta medida. O mais incrível é que isso foi descoberto usando uma série de espelhos lá em 1911, o problema é que até agora não consegui entender estes experimentos e suas conclusões.

No próximo texto, e último, descobriremos como a Cataglyphis fortis acha a sua casa quando o seu senso de navegação falha.

Foto Science Photo Library

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Navegar é preciso: o incrível caso da formiga do deserto III

Carlos Hotta — Fri, 13 Mar 2009 01:57:19 +0000

A formiga do deserto Cataglyphis fortis consegue encontrar a entrada de seu ninho, mesmo após andar metros como uma louca, combinando duas informações: a direção para qual ela anda e a distância. A cada vez que ela anda para um lado, ela calcula a direção que seu ninho deve estar.

Para saber a direção para qual ela anda, ela conta com um sistema que chamamos de bússula celestial (sério). Aprenderemos mais sobre este sistema no próximo texto. Hoje vamos entender como estas formigas medem distâncias e melhor: vamos entender como os mimercólogos (estudiosos de formigas) descobriram isso.

Uma hipótese formulada pelos cientistas é que as formigas medem o seu status energético. Basicamente, elas saberiam quanta energia elas ainda têm no seu tanque e daí calculam quanto elas andaram. No entanto, as formigas medem as distâncias percorridas mesmo carregando objetos de diferentes pesos, que supostamente gastariam mais energia para ser transportados. Outra hipótese é a de as formigas usam a passagem de objetos por seus olhos como referência, também refutada pelo fato das formigas saberem medir distâncias no escuro.

Na verdade o sistema de medição de distância das formigas é muito mais simples: elas contam os seus passos. Como seus passos percorrem uma distância bem definida, este é um bom parâmetro para usar como referência. Agora vem a pergunta: como os cientistas descobriram isso?

O primeiro passo (rs) dos cientistas foi testar a noção de distância das formigas. Para isso, eles faziam as formigas saírem de seus ninhos e andarem por um corredor até a comida. Depois eles pegavam a formiga e a colocavam em um segundo corredor. As formigas voltavam pelo corredor até uma distância equivalente ao seu ninho, quando elas começavam a vasculhar o território pela entrada de sua casa. Por incrível que pareça, as formigas sempre acertavam a distância a ser percorrida até o seu ninho.

O segundo passo foi tentar alterar o sistema de contagem de passos da formiga. Como fazer? Drogas pesadas, lobotomias? Descobrir isso foi o pulo do gato da pesquisa: eles resolveram mudar o tamanho do passo das formigas! Assim, se as formigas dessem passos maiores, elas percorreriam distâncias maiores com o mesmo número de passos. E foi isso que eles fizeram: eles esperavam a formiga encontrar comida, depois eles a capturavam e cortavam um pedaço de suas pernas ou aumentavam o tamanho de suas pernas com plásticos! Duvida? Veja a figura abaixo para entender o que foi feito e preste atenção na foto acima. O melhor é que as formigas andavam normalmente após terem partes de suas pernas cortadas ou sobre pedacinhos de plástico!

O resultado não poderia ser mais elegante. No gráfico abaixo podemos ver a frequência do comportamento de busca da formiga pela distância do ninho. Em roxo está o comportamento de uma formiga normal: elas geralmente intensificam o comportamento de procura exatamente no local que elas esperam estar o formigueiro. No caso das formigas com pernas menores, em verde e amarelo, elas iniciam a busca antes, afinal, com passos menores, elas percorrem distâncias menores com o mesmo número de passos. Já o oposto acontece nas formigas com pernas-de-pau, em vermelho.

Por incrível que pareça, esses dados ainda coincidem com os dados teóricos, preditos através de modelos matemáticos. Por fim, quando formigas com cotocos ou com pernas-de-pau iam até a comida desta forma e eram postas para voltar, elas acertavam a distância de seu formigueiro, mostrando que a operação não alterava a sua capacidade de medir distâncias.

Estes resultados permitiram os cientistas finalmente concluir que as formigas medem distância somente medindo o número de passos que elas dão. Neste vídeo, infelizmente em alemão, é possível ver todas as etapas do experimento: como eles desenham os gráficos que mostrei no primeiro texto da série, como eles fazem os experimentos dos corredores, o comportamento de busca das formigas e como eles colocam pernas-de-pau nelas. Aproveitem!

Wittlinger, M., Wehner, R. and Wolf, H. (2007). The desert ant odometer: a stride integrator that accounts for stride length and walking speed. J. Exp. Biol. 210, 198-207.

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Navegar é preciso: o incrível caso da formiga do deserto II

Carlos Hotta — Thu, 12 Mar 2009 00:27:18 +0000

Ontem deixei a pergunta no ar: como a Cataglyphis fortis consegue encontrar a entrada de seu ninho após caminhar por dezenas, e até centenas, de metros no grande areial do deseto do Saara?

Um dos comentaristas, o Der Hexenhammer do Malleus Maleficarum, chegou quase perto da resposta. Um pouco menos da metade, eu diria.

As Cataglyphis fortis combinam duas medições para calcular o caminho de volta ao seu ninho: o seu ângulo em relação ao sol e a distância percorrida. Ao integrar estes dois dados, ela consegue estimar a direção que ela deve percorrer. Este cálculo é o suficiente para fazê-la retornar a um local próximo o suficiente da entrada de seu ninho para ela começar a usar outras estratégias, como o cheiro liberado pela entrada do ninho e marcos territorias.

No vídeo abaixo, do fantástico sir David Attenbourough, podemos ver o bizarro comportamento adotado pela formiga enquanto ela se distancia de seu ninho:

Bem, agora que o mistério foi resolvido, não há mais nada para se falar certo? Não seja tão impaciente jovem gafanhoto! O mais interessante desta história é saber como que os cientistas descobriram como funciona a navegação da Cataglyphis fortis, tema dos próximos textos do blog.

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Navegar é preciso: o incrível caso da formiga do deserto I

Carlos Hotta — Wed, 11 Mar 2009 01:56:06 +0000

A formiga do deserto Cataglyphis fortis é um destes seres que nos fazem quebrar a cabeça. Estas milimétricas formigas vivem no inóspito deserto do Saara, sobrevivendo a temperaturas corporais acima de 50 oC, um recorde entre animais. Tão impressionante quanto à sua resistência ao calor é o trabalho que estas formigas têm para conseguir comida. As Cataglyphis fortiselas andam por metros e metros pela areia do deserto à procura de animais vitimados pelo sol e pela falta de água.

Ao procurar por comida, as formigas do deserto andam aleatoriamente pela areia fazendo curvas e mais curvas. O mais impressionante é que, assim que elas encontram comida, elas conseguem voltar andando quase que em linha reta em direção ao seu ninho. A pergunta que quebra a cabeça dos pesquisadores, e que será tema dos próximos textos, é: como que um ser tão pequeno consegue navegar por um deserto praticamente sem ponto de referências e ainda encontrar seus ninhos?

Para se ter uma idéia da magnitude do problema, veja o caminho percorrido por um indivíduo de seu ninho (N) até achar comida (F). O caminho contínuo é o de ida, e o tracejado é o de volta. As bolinhas que interrompem a trajetória indicam a posição da formiga a cada 60 s.

Se a figura não te impressionou, saiba que a formiga percorreu cerca de 354 m em cerca de 28 minutos sendo que ela gastou 22 minutos para encontarra comida e apenas 6 minutos para voltar! Novamente jogo a pergunta: como a formiga faz isso? Uma dica, para não estragar a surpresa: se deslocarmos a formiga cerca de 1 m para o sul do local onde ela achou comida, ela vai errar o local de seu ninho… 1 m para o sul!

O resto, só amanhã…

Martin Müller and Rüdiger Wehner. Path integration in desert ants, Cataglyphis fortis. PNAS (1988) 8, 5287-5290.

Foto: Science Daily

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De lado 37: eram os deuses dinossauros?

Carlos Hotta — Tue, 10 Mar 2009 18:20:52 +0000

Vejam só a decoração do templo Ta Prohm, construído em 1186 no meio da floresta do Camboja.

Explica essa Daniken!

Vi no io9

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Um post sobre nada

Carlos Hotta — Tue, 10 Mar 2009 01:26:28 +0000

Hoje queria escrever um texto mas não estou com paciência de pesquisar algo para escrever. Vou só escrever um causo que o Prof. Mariano Amabis sempre contava em suas aulas:

Um dia um professor virou para mim e disse: eu dei uma aula super complicada e meus alunos não entenderam nada. Eu expliquei uma segunda vez e eles continuaram entender a matéria. Eu expliquei uma terceira vez… daí eu entendi.

Muitas vezes queremos explicar coisas sem entender direito a essência do assunto. Daí replicamos o que está escrito em livros, papagaiamos o que ouvimos falar mas sem entender o assunto só fica a enrolação. Logo, às vezes prefiro me calar ao invés de falar com falsa propriedade sobre um assunto que desconheço.

O que tem tudo a ver com outro causo, este acontecido em uma cidadezinha em Portugal. Estávamos procurando uma igreja tal que existia em nossos guias. A Carol Recife perguntou a um ancião: “Você poderia nos dizer onde fica tal igreja?” e o velhinho, expondo toda sua lógica portuguesa, respondeu: “Não posso dizer o que não sei explicar.”

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Brontossauros na CBN!

Carlos Hotta — Sat, 07 Mar 2009 13:49:25 +0000

Hoje darei uma entrevista para o quadro Blogueiros da CBN. Às 3h30 13h30 (ups, já foi!), em cadeia nacional!

UPDATE: o link para ouvir a entrevista!

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Caramujos são pão-duros

Carlos Hotta — Fri, 06 Mar 2009 20:47:32 +0000

Todo mundo conhece os famosos rastros de carbono de muco deixados pelos caramujos, lesmas e caracóis em suas caminhadas. Algum dia você Já se perguntou qual seria a função do muco para os gastrópodes?

Por incrível que pareça, esta pergunta é difícil de se responder. Em gastrópodes terrestres, o muco certamente ajuda aquela lesma gordona a subir pela parede da casa da vó. No entanto, gastrópodes marinhos também produzem muito muco, o que sugere que tal substância deve possuir outras funções. O muco, por exemplo, pode ajudar a tornar superfícies mais lisas e mais fáceis de se deslizar. Outra possibilidade é o uso do muco como guia para o gastrópodo conseguir navegar por locais já conhecidos, voltar para a casa ou para encontrar outros gastrópodos (e gastrópodas, quando relevante). Há ainda os que acreditam que os caramujos liberam o muco para capturar partículas flutuantes na água que podem ser ingeridas depois.

Seja qual for a função do muco, ela deve ser muito importante. Afinal, estima-se que um gastrópode pode gastar até 30% de seu orçamento energético produzindo muco! Para se ter idéia, o gasto de energia fazendo muco é cerca de 35 vezes o gasto de energia do metabolismo basal destes moluscos. Imaginando-se que as pressões seletivas punem sem dó extravagâncias energéticas (dinossauros, estou olhando para vocês!), dá para imaginar que, se gastrópodes tivessem Twitter, a tag #muco seria uma das mais utilizadas. No entanto, isso não quer dizer que os gastrópodes desperdiçam preciosa substância: um estudo publicado no Proceeding of the Royal Society em 2007 mostrou que os gastrópodes sabem economizar na hora de produzir muco.

Para descobrir isso, uma equipe de pesquisadores mediu a espessura do muco deixado por caramujos marinhos (Littorina littorea) utilizando-se uma engenhosa combinação de substâncias fluorescente e lasers (é verdade!). A espessura média da camada de muco foi de 35 micrometros (0.035 milímetros). Surpreendentemente, quando os caramujos passavam por camadas de muco já existente, a espessura das camadas não eram duplicadas! Estas camadas duplas de muco eram apenas 27% mais espessas que as camadas simples. Isso sugere que os caramujos conseguiam detectar a presença de muco no substrato e liberar uma quantidade muito menor de seu próprio muco! Isso significa que os caramujos podem economizar muita energia seguindo trilhas de muco já existentes.

Portanto, alguns caramujos seguem trilhas de muco pré-existentes para economizar muco. Esta estratégia é mais significante ainda em locais rugosos, onde os gastrópodes precisam aumentar a quantidade muco liberada a fim de deixar a superfície mais lisa.

No Twitter dos gastrópodes, os caramujos só te seguem para usar o seu muco.

Ah, e assistam o vídeo que o Atila botou no blog dele.

Mark S Davies and Janine Blackwell. Energy saving through trail following in a marine snail. Proc Biol Sci. 2007 May 7; 274(1614): 1233–1236.

Fotos: BotheredByBees, lowjumpingfrog (nenhum dos dois caramujos das fotos são da espécie estudada)

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Cauda para que te quero

Carlos Hotta — Wed, 04 Mar 2009 02:26:46 +0000

Muitos animais podem destacar partes de seu corpo se for necessário, um processo chamado de autotomia: algumas aranhas desprendem-se suas pernas se forem agarradas (a não ser que sejam surdas) e lagartos podem desprender suas caudas. Esta estratégia pode salvar estes animais de serem capturados por predadores e biólogos em campo, porém ela também implica em custos para o animais.

Um custo óbvio de se desprender uma parte de seu corpo é ter que crescer a parte novamente. Outros custos decorrem de problemas na hora de se locomover ou até perda de status social! Em algumas populações de lagartos, mais 50% de seus indivíduos apresentaram sinais de desprendimento e regeneração de suas caudas, o que pode ter importância significativa na ecologia da espécie.

Três pesquisadores quiseram testar se a perda da cauda em lagartos Anolis carolinensis poderia afetar a sua habilidade de saltar. Para isso, eles utilizaram câmeras de alta-velocidade para gravar saltos de 6 lagartos antes e depois de perderem suas caudas. No vídeo abaixo, vocês podem observar um lagarto com cauda dando o seu elegante salto:

Supreendentemente, a perda das caudas não mudou a velocidade do salto, a sua duração ou a distância média que os lagartos saltavam! No entanto, se considerássemos o quesito elegância…

Pois é, ao perder sua cauda os lagartos deixavam de planar suavemente no ar e passavam a rodar em pleno salto! No gráfico abaixo, podemos ver que o ângulo corporal dos lagartos quase não muda quando eles possuem uma cauda, no entanto, eles passavam a girar na ausência da cauda.

O mais intrigante é que os lagartos giram no ar como se eles tivessem um peso extra nas suas caudas, quando é exatamente o contrário que acontece. Para tentar entender isso, os pesquisadores investigaram o comportamento da cauda dos lagartos durante o salto e descobriram uma possível explicação: logo depois dos pés dos lagartos deixarem o chão, as suas caudas dão um pequeno peteleco no chão. Os pesquisadores acreditam que este leve piparote seja o responsável pela manutenção do ângulo corporal do lagarto no ar. Além disso, a cauda dos lagartos pode ajudar a corrigir o corpo do animal durante o vôo. No caso dos lagartos sem cauda, foi possível observar os lagartos agitarem seu cotoco de forma frenética, como se estivessem tentando corrigir sua trajetória.

Para o Anolis carolinensis, saltar de forma estável é muito importante por causa de seu hábito de vida arborícola. Obviamente, perder a cauda é melhor que virar almoço. No entanto, há de se considerar o custo de se perder a cauda na hora de se fugir de predadores saltando de galho e galho. Lagartos sem cauda não sabem enterrar.

Gary B. Gillis, Lauren A. Bonvini and Duncan J. Irschick. Losing stability: tail loss and jumping in the arboreal lizard Anolis carolinensis. Journal of Experimental Biology, Vol. 212 Issue 5, March 1, 2009.

Fonte: Wired Blog, Journal of Experimental Biology

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Deu na Nature 2: “Lines of communication”

Carlos Hotta — Mon, 02 Mar 2009 21:05:29 +0000

Na mesma semana que a Nature soltou um editorial sobre blogs, uma das filiais, a Nature Methods soltou um outro editorial, ainda mais enfático, sobre a importância de cientistas blogarem (e para divulgar o seu próprio blog). Trechos interessantes:

O público gosta de notícias sobre Ciências que lhes permite indentificar-se e devemos admitir que a maior parte da Ciência, incluindo a publicada na Nature Methods, dificilmente consegue mais de não-cientistas do que bocejos. Ao mesmo tempo, notícias sobre Ciências que possuem interesse humano ou outro ângulo emocionalmente carregado exigem eforços redobrados de jornalistas e cientistas para garantir que o público entenda uma notícia o suficiente para tomar uma decisão bem informada. Uma falha de comunicação, nestes casos, pode levar a uma crise difícil de se resolver. Um caso exemplar é o do pânico em torno da vacina tríplice viral, contra sarampo, caxumba e rubéola, quando uma correlação amplamente divulgada mas pouco justificada com o autismo fez com que pessoas impedissem a vacinação de seus filhos.

Diante da crescente importância da Ciência em sociedades e políticas públicas de muitos países, e sua capacidade única de trazer benefícios ou malefícios, seria esperado que empresas de comunicação estivessem aumentando as editorias de Ciência mas o oposto tem ocorrido. CNN acabou de cortar sua editoria de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente, NBC Universal cortou sua editoria de Meio Ambiente, e parece que existe uma tendência de utilizar repórters generalistas para cobrir todos os tipos de notícias.

Um aspecto poderoso dos blogs é a sua capacidade de colocar uma face humana na Ciência e assutnos de Saúde pois permite cientistas discutir como estes assuntos o afetam pessoalmente e em um formato no qual os leitores sentem que conehcem o autor. Uma análise do incidente com as vacinas tríplices mostram que argumentos emocionais como relatos de cientistas que falavam sobre a vacinação de seus filhos eram mais poderosos que argumentos racionais utilizados como base em um discurso científico normal. A resposta emocional do público à organismos geneticamente modificados poderia ter sido bem diferente se as pessoas pudessem ter acesso aos inúmeros posts em blogs de cientistas explicando por que eles não estavam preocupados com os cenários propagados pela imprensa. No entanto, como convencer cientistas o suficiente sobre os benefícios potenciais de se blogar para tornar estes cenários realidade?

Parece que a Nature está investindo seriamente em blogs. Até agora a Nature Networks carecia de um apoio real e formal de suas editorias. Acho que chegou a hora dos blogs de Ciência! Pelo menos lá fora…

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