Padrões de interações químicas são responsáveis pela criação de modelos na natureza, como listras, manchas e movimentos. Por isso certos aspectos se repetem entre animais, plantas e outros seres vivos.
Por exemplo, a maneira como a cauda de um espermatozóide se move segue o mesmo padrão que outras flagelos e cílios de microorganismos.
Portanto, entender isso é essencial para compreender a saúde e a doença, reprodução, evolução e sobrevivência de quase todo microorganismo aquático na Terra.
Agora, um novo estudo publicado na Nature Communications revelou que o movimento da cauda dos espermatozóides segue o mesmo modelo de formação de padrões descoberto pelo matemático Alan Turing.
O legado de Turing
Além de ajudar a quebrar o código da máquina Enigma durante a Segunda Guerra Mundial, feito que o fez mais conhecido, Turing também desenvolveu uma teoria que prevê padrões químicos.
Ele utilizou a matemática para calcular modelos de reação-difusão, na tentativa de entender o que acontece espontaneamente na natureza.
Até hoje, acredita-se que esses padrões governem muitos orientaçõena natureza, como as manchas de leopardo, a espiral de sementes na cabeça de um girassol e padrões de areia na praia.
(Imagem: Hermes Gadêlha/ Reprodução)
Em geral, a teoria do matemático pode ser aplicada em várias áreas, desde biologia e robótica até astrofísica.
O modelo no padrão de movimento dos espermatozoides
Agora, pesquisadores utilizaram modelos matemáticos para mostrar que as ondulações da cauda do espermatozóide podem surgir espontaneamente, ou seja, sem a influência do ambiente líquido em que ele está inserido.
Eles descobriram que reações químicas de motores moleculares alimentam a cauda. Assim, gera ondas que se deslocam ao longo do flagelo, impulsionando os espermatozoides e microorganismos para a frente.
No estudo, os pesquisadores mostram que duas espécies muito distantes seguem essa ‘receita’ matemática: espermatozoides de touro e Chlamydomonas, uma alga.
Sem esse mecanismo, o movimento de natação seria impossível para outras espécies aquáticas. Matematicamente, isso é equivalente ao sistema de reação-difusão de Turing, que foi inicialmente proposto para padrões químicos.
“Mostramos que o ‘átomo’ do movimento no mundo celular, a flagela, usa o modelo de Turing para moldar, em vez disso, padrões que impulsionam o movimento da cauda, o que empurra os espermatozóides para frente”, explicou Hermes Gadelha ao Phys.
Avanço na ciência
Essas descobertas podem ser usadas no futuro para entender melhor alguns problemas de fertilidade, como aqueles associados ao movimento anormal da cauda do espermatozóide.
Além disso, já que a equipe descobriu uma “receita matemática” simples para criar padrões de movimento, os resultados também podem ser explorados em aplicações robóticas.
Dessa forma, pode ser que os modelos ajudem a criar músculos artificiais e materiais animados, segundo os pesquisadores.
