Veja como a mosca desdobra suas asas 🪰

Pesquisadores analisaram o mecanismo pelo qual uma mosca, ao sair de sua crisálida, desdobra suas asas em alguns minutos. Usando técnicas de imagem, medições mecânicas e modelagem, eles revelaram um processo que combina o desdobramento de uma estrutura e o estiramento do tecido celular. Esses resultados, fruto de uma colaboração entre vários laboratórios, foram publicados na Nature Communications.


Quando uma mosca desdobra suas asas pela primeira vez, ela desdobra uma estrutura de origami em uma superfície rígida e funcional. O mecanismo responsável por essa mudança de forma espetacular ainda era amplamente desconhecido, e nenhum modelo físico conseguia explicá-lo.

Pesquisadores do Instituto Universitário de Sistemas Térmicos Industriais (IUSTI, Universidade Aix-Marseille/CNRS), do Instituto de Biologia do Desenvolvimento de Marselha (IBDM, Universidade Aix-Marseille/CNRS) e do Instituto de Pesquisa sobre Fenômenos Fora do Equilíbrio (IRPHE, Universidade Aix-Marseille/Centrale Marseille/CNRS) realizaram a análise mecânica dessa transformação e construíram um modelo que destaca a existência de um ponto de funcionamento usado pelo inseto para desdobrar suas asas.

Para observar o desdobramento das asas de um inseto, a equipe trabalhou com a drosófila, uma pequena mosca amplamente estudada em biologia do desenvolvimento. Usando uma lupa binocular, o processo em escala macroscópica foi filmado: as duas asas se transformam simultaneamente, passando de uma estrutura 3D dobrada para uma superfície plana desdobrada em cerca de dez minutos.

A organização interna da asa antes de seu desdobramento foi revelada por uma técnica de raios X, a microtomografia, que permite reconstruir sua estrutura 3D: a asa é composta por duas placas de 6,5 µm de espessura, conectadas por uma rede de pilares de 7,5 µm de altura, e é atravessada por veias. Em uma escala ainda mais fina, a microscopia eletrônica revela que cada placa consiste em uma camada monocelular, coberta por uma camada rígida inicialmente dobrada. Durante o desdobramento da asa, as células se esticam enquanto a camada dobrada se desdobra sem se alongar, fixando assim o tamanho da estrutura final.


As variações de pressão do fluxo sanguíneo foram medidas durante o desdobramento da asa: é o rápido aumento dessa pressão que causa o desdobramento, por ação hidráulica, como em um colchão inflável onde a pressão guia a expansão no plano de duas placas conectadas por pilares. As características mecânicas da asa (resistência, propriedades viscoelásticas) também foram medidas.

Um modelo físico, baseado na estrutura da asa e em suas propriedades mecânicas, permitiu simulações numéricas do processo de desdobramento sob a ação da pressão do fluxo sanguíneo. Elas revelaram que a mosca usa um ponto de funcionamento que permite uma grande expansão para uma variação relativamente pequena de pressão, graças à geometria da asa e às características mecânicas do material.

Alguns aspectos do processo ainda precisam ser elucidados, como sua irreversibilidade (uma vez desdobrada, a asa não se dobra novamente) ou a planicidade da asa. De modo mais geral, o mecanismo descrito é aplicável a outros insetos?

Além disso, fora do campo da biologia, essas pesquisas enriquecem a compreensão da mecânica de estruturas flexíveis capazes de mudar de forma. Elas abrem novas perspectivas para aplicações no campo de estruturas desdobráveis ou robótica flexível.

Referências:
Mechanics of Drosophila wing deployment.
Simon Hadjaje, Ignacio Andrade-Silva, Marie-Julie Dalbe, Raphaël Clément, Joël Marthelot.
Nature Communications, 11 de dezembro de 2024.
https://doi.org/10.1038/s41467-024-54527-0
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