Novas pesquisas descobriram uma característica microscópica surpreendente nas barbatanas de escultas, potencialmente ajudando sua capacidade de agarrar seus arredores.
Em uma rocha acenada no norte do Oceano Pacífico, um peixe chamado Sculpin agarra firmemente a superfície para manter a estabilidade em seu ambiente severo.
Ao contrário dos ouriços do mar, que usam os pés de tubo secretores de cola para aderir ao ambiente, as escultores conseguem agarrar sem um órgão adesivo especializado, como pés de tubo ou os copos de sucção de polvos.
Então, por que isso é significativo e por que os cientistas estão tão interessados em entendê -lo?
Os organismos marinhos que prosperam em ambientes de alta energia servem como excelentes modelos naturais para projetar dispositivos mais eficientes e eficazes, como robôs, garras e adesivos. Os adesivos aprimorados podem ter impactos abrangentes, desde o aprimoramento dos dispositivos médicos até a criação de pneus com melhor aperto na estrada.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Syracuse e da Universidade da Louisiana em Lafayette, especializada em morfologia funcional – como a forma e a estrutura de um organismo ajudam a funcionar – descobriu -se recentemente uma nova e surpreendente característica de tração em esculturas.
Eles encontraram características microscópicas em suas barbatanas, potencialmente permitindo que eles aderirem fortemente a superfície subaquática para combater correntes e ondas.
Seus resultados aparecem no diário Royal Society Open Science.
“Para evitar ser varrido, essas esculturas precisam de outra maneira de se manter em posição”, diz Emily Kane, professora de biologia da Universidade da Louisiana em Lafayette, que co -autoria do estudo com Austin Garner, professor de biologia da Universidade de Syracuse.
“Um recurso que diferencia esse grupo é a modificação de suas barbatanas peitorais, de modo que a parte inferior reduz as correias que permitem que os raios da barbatana cutucam mais do que a barbatana. Eles podem usá -las para manter rochas ou outros substratos, mas algumas espécies têm modificações adicionais que permitem caminhadas e funções sensoriais.”
Pesquisas anteriores mostraram que as escultores usam mecanismos hidrodinâmicos – como ter um corpo pequeno e simplificado e usar suas barbatanas para criar elevação negativa – para manter o equilíbrio e a aderência. Além disso, mecanismos físicos, como agarrar o substrato com raios de barbatana flexíveis na parte inferior da barbatana (semelhante a ter dedos), foram descritos.
Este estudo documenta uma nova textura da superfície, sugerindo que esses raios de barbatana inferior também podem criar atrito ou adesão em um nível microscópico, aumentando ainda mais a aderência.
Kane e sua equipe descobriram esses recursos pela primeira vez durante o trabalho de campo no verão de 2022 em Friday Harbor, Washington. Ao observar as barbatanas em um nível microscópico usando um microscópio eletrônico de varredura, ela imediatamente reconheceu a semelhança entre os recursos das escultas e os cabelos finos em pés de lagartixa. Ela então estendeu a mão para Garner, que é especialista em adesão e apego animal.
“My lab is interested in how animals interface with surfaces in their environment during both stationary and locomotory behaviors, particularly in those organisms that take advantage of adhesive or frictional interactions using specialized attachment organs,” says Garner, who is also a member of the BioInspired Institute at Syracuse, where researchers collaborate to develop and design smart materials to address global challenges.
“Usando uma estrutura muito semelhante aos estudos que conduzi em lagartos e ouriços do mar, trabalhamos juntos para projetar e executar este estudo”.
A equipe se concentrou em características como densidade, área e comprimento para delinear a textura da pele nos raios da barbatana.
“Comparamos essas medidas com valores em outros animais com características semelhantes que são conhecidas por produzir uma força de atrito, como ter lixa nas barbatanas”, diz Kane.
“Existem algumas semelhanças em escultas que nos fazem pensar que poderiam estar fazendo algo semelhante”.
Garner observa que o trabalho deles é a primeira descrição dessas microestruturas nos raios de albura das escultas.
“Não apenas descrevemos a forma e a configuração dessas estruturas neste trabalho, mas também geramos hipóteses testáveis que servem como fortes fundações intelectuais para continuarmos investigando em nosso trabalho futuro sobre esse tópico”, diz ele.
Então, o que essa pesquisa futura envolverá e o estudo dessas estruturas pode levar ao desenvolvimento de novos adesivos bio-inspirados para uso social?
Garner sugere que a forma e a função das barbatanas esculpidas possam ser efetivamente integradas a robôs ou garra de inspiração biológica para navegação e exploração subaquática. À medida que a pesquisa avança, sua equipe antecipa que a compreensão das microestruturas nas barbatanas esculpidas oferecerá novas possibilidades para projetar dispositivos de fixação sintética que possam anexar com segurança, mas se destacar facilmente, mesmo subaquáticos.
Quem sabe, talvez um dia um robô subaquático com inspiração de escultura Grippers estará explorando as profundezas do oceano e fazendo ondas no mundo da tecnologia bio-inspirada.
Fonte: Universidade de Syracuse