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O sensor natural: como as serpentes enxergam calor?

Detectar o infravermelho é uma habilidade predatória importante à sobrevivência de algumas serpentes peçonhentas

Biosfera
10 nov 2021 | Por Guilherme Castro (gcastro@usp.br)

Presentes no imaginário popular como predadores medonhos e ardilosos, alguns viperídeos (grupo de serpentes venenosas) exibem aspectos únicos e complexos, que os caracterizam como caçadores notáveis. Por outro lado, será que o sistema responsável pelo caráter predatório dessas criaturas é bem conhecido? Nesta reportagem, iremos destrinchar os fundamentos do sensor natural por infravermelho dessas incríveis habilidades de rastreio das serpentes.

 

Do cotidiano às serpentes

Para que o entendimento sobre o sistema sensorial infravermelho das serpentes seja mais preciso, é importante entender o que é e como funciona a radiação infravermelha. 

Entre os espectros de luz visível, o vermelho é o que tem a menor frequência, logo, é o último a sensibilizar o olho humano. O infravermelho, por sua vez, recebe esse nome por aparecer logo depois (o termo “infra” significa “abaixo”), sendo invisível aos olhos humanos. Isso não significa que não conseguimos interagir com ele; ao contrário, é um elemento essencial no nosso dia a dia, mesmo que passe despercebido. Controles remotos, câmeras de vigilância, leitores de preço, aparelhos de termoimagem: todos esses equipamentos utilizam de feixes infravermelhos para acionar uma reação em algum receptor. Um bom exemplo, no contexto da pandemia do coronavírus, são os medidores de temperatura (termômetros), mais em voga do que nunca, que também necessitam da radiação infravermelha para captar a emissão de calor do corpo através da vibração de moléculas na superfície da pele – e assim, dar ou não a permissão para você entrar no mercado. 

Esses aparatos, embora eficazes no que se propõem, são inferiores à percepção acurada das serpentes viperídeas, que contam com um elaborado sistema sensorial para auxiliá-las na detecção de suas presas, mesmo em ambientes com pouca iluminação. Isso se dá graças ao fator evolutivo que concedeu a esses animais características essenciais à sua sobrevivência.

 

O papel da fosseta loreal

 Otávio Augusto Marques [Imagem: Arquivo pessoal]

Otávio Augusto Marques [Imagem: Arquivo pessoal]

Em entrevista ao Laboratório, Otávio Augusto Marques, pesquisador do Laboratório de Ecologia e Evolução do Instituto Butantan da Universidade de São Paulo (USP), explica que a família dos viperídeos dividiu-se em dois subgrupos durante o processo evolutivo. No entanto, somente um deles, o Crotalinae, veio a desenvolver um órgão termossensível localizado entre os olhos e a narina, denominado de fosseta loreal. Segundo ele, a fosseta é uma cavidade, composta por “uma membrana suspensa e com múltiplas terminações nervosas. Ela isola camadas de ar para facilitar a sensibilização ao calor, quase como se fosse uma garrafa térmica, possibilitando sua captação pelos nervos e transporte até a parte posterior do cérebro da serpente”. 

Ilustração de anatomia da fosseta loreal.

Anatomia da fosseta loreal [Imagem: Reprodução/Scientific American]

 

Estudos mostram que a área de estímulo projetada pela fosseta loreal se liga diretamente ao chamado teto óptico, que nada mais é do que a  região cerebral responsável pela visão das serpentes. Dessa forma, esses animais conseguem enxergar tanto a luz visível para nós quanto os raios infravermelhos, o que facilita na localização de seus alvos. Assim como os termômetros detectam nosso corpo pela captura do infravermelho emitido, essas serpentes conseguem identificar presas através do calor dos seus corpos.

Da esquerda à direita, ilustração da visão normal das serpentes, visão por detecção de calor e ambas as visões sobrepostas.

Da esquerda à direita, ilustração da visão normal das serpentes, visão por detecção de calor e ambas as visões sobrepostas. [Imagem: Reprodução/Scientific American]

 

Otávio destaca que os boídeos (serpentes não peçonhentas, conhecidas popularmente como jiboias) também possuem fossetas, só que labiais, como a jiboia-verde (Corallus caninus): “Elas funcionam de modo similar à fosseta loreal dos viperídeos. São estruturas que surgiram independentemente na evolução“. Embora sem uma ligação aparente entre os grupos, algumas espécies de serpentes se assemelham em relação à adaptação, pois geraram mecanismos de detecção termosensível que agem de maneira parecida.

 

A utilidade do sistema sensorial infravermelho das serpentes

A detecção de infravermelho por meio das fossetas loreais está ligada à percepção de animais endotérmicos (que produzem e emitem calor), auxiliando a caça durante a noite ou quando há obstrução total de luz.

Juliana Hiromi Tashiro. [Imagem: Arquivo pessoal]

Juliana Hiromi Tashiro, pesquisadora da USP, cujos trabalhos enfocam a retina das serpentes viperídeas, afirma em entrevista ao Laboratório que “essa detecção infravermelha pode ser atenuada, dependendo do habitat e da época do ano, devido à elevação da temperatura do ambiente”. De acordo com ela, alguns estudos fundamentam que a localização da presa é mais eficaz se a temperatura do alvo apresentar alto contraste com a temperatura de fundo. Ou seja, animais quentes em habitats frios são alvos mais fáceis para essas serpentes. 

Além disso, Juliana destaca que as informações provenientes do sistema visual também são de grande importância para a percepção de objetos no ambiente. A oclusão dos olhos ou das fossetas loreais pode comprometer a sobrevivência desses animais, influenciando no desempenho da caça, da navegação e da termorregulação. Outro fator que deve ser levado em consideração é a abertura da fosseta, que deve ser grande o suficiente para fornecer contraste detectável e auxiliar na percepção, o que é difícil para animais jovens e com o organismo ainda em desenvolvimento. 

 

Gene TRPA1 e influências na ciência e tecnologia

Tratando-se de evolução, uma dúvida pode surgir: por que somente algumas famílias de serpentes conseguem discernir o infravermelho? Qual aspecto evolutivo levou à construção desse mecanismo de rastreamento? No passado, as respostas para essas questões eram nebulosas e incertas. Por outro lado, novos estudos auxiliam a entender como determinados viperídeos desenvolveram esse sistema.

A proteína de membrana TRPA1 (anquirina) está amplamente distribuída nas fibras nervosas das fossetas loreais e serve para conduzir informações referentes à sensibilidade e temperatura ao animal. Ao longo da evolução, esse gene foi sendo selecionado, de modo a auxiliar na apreensão de estímulos infravermelhos de serpentes viperídeas, o que culminou  na criação de um sistema extremamente apurado. Dessa forma, somente as espécies em que essa proteína se desenvolveu ao longo da evolução apresentam a abertura capaz de identificar feixes infravermelhos. 

O aprofundamento nas especificidades bioquímicas e morfológicas da visão das serpentes serviu para o desenvolvimento de estudos amplos, referentes a outras áreas do conhecimento, como a criação de materiais piroelétricos (geradores de carga elétrica a partir do calor, de fácil manipulação), com propriedades flexíveis. 

Essas e outras pesquisas que envolvem sistemas biológicos influenciam na criação de aparelhos tecnológicos cada vez mais sofisticados, evidenciando a importância que animais têm no desenvolvimento científico, como no já conhecido sensor de TV, ou na produção de telas e displays que não refletem a luz solar, mecanismos inspirados nas asas de borboletas e vistos em alguns dispositivos da empresa norte-americana Qualcomm, por exemplo.

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