A habilidade de voar é uma das superpotências que muitos de nós gostaríamos de possuir, e não é difícil entender o porquê. O voo permite que os animais percorram grandes distâncias em busca de alimento e novos habitats, gastando muito menos energia do que caminhar.
Graças a essa habilidade, os insetos colonizaram o planeta, promovendo a diversificação das plantas com flores e impulsionando a evolução de outras criaturas, como répteis, pássaros e mamíferos, ao servirem como uma ampla fonte de alimento.
As Quatro Evoluções do Voo
IMAGEM: BIO-MOTIONS SYSTEM LAB
O voo evoluiu de forma independente quatro vezes na história da vida na Terra: em pássaros, morcegos, pterossauros e insetos. Enquanto as asas dos primeiros três grupos derivaram dos braços, as asas dos insetos são controladas por um complexo sistema de músculos e roldanas internas.
Michael Dickinson, Professor de Bioengenharia e Aeronáutica da Caltech, destaca a importância dessa evolução: "A dobradiça da asa da mosca é talvez a estrutura mais misteriosa e subestimada na história da vida. Sem essa articulação, o mundo seria muito diferente, possivelmente sem plantas com flores e criaturas como pássaros e humanos."
O Estudo Pioneiro
Um novo estudo realizado por Dickinson e sua equipe focou na mosca da fruta, Drosophila melanogaster. Utilizando câmeras de alta velocidade e aprendizado de máquina, os pesquisadores mapearam como os músculos da mosca manipulam a complexa dobradiça da asa para criar manobras de voo ágeis. O estudo foi publicado na revista Nature em 17 de abril.
A equipe criou moscas geneticamente modificadas cujos músculos fluorescem quando ativados, capturando mais de 80 mil batidas de asas em câmeras capazes de registrar 15 mil quadros por segundo. Este vasto conjunto de dados foi processado para gerar um mapa detalhado das interações musculares que regulam o movimento das asas.
Objetivos Futuros
Os próximos passos incluem a criação de um modelo detalhado baseado na física que incorpore a biomecânica da dobradiça com a aerodinâmica das asas e o circuito neural dentro do cérebro da mosca.
A equipe também planeja estudar outras espécies de insetos voadores para entender como as estruturas das asas evoluíram para permitir comportamentos de voo sofisticados.
"A verdadeira paixão em nosso laboratório é a interface cérebro-corpo," diz Dickinson. "Queremos compreender o circuito entre a biomecânica e a neurobiologia, e como os cérebros dos insetos regulam meios de movimento tão diferentes quanto andar e voar."
Este estudo não só amplia nosso entendimento sobre a biologia e a evolução do voo, mas também pode inspirar novas tecnologias em robótica e engenharia aeroespacial.
A ligação neurobiológica entre o cérebro de uma mosca e o movimento de suas asas continua a ser um campo fascinante e promissor para futuras pesquisas.
Tópicos Importantes
Evolução Independente do Voo: Ocorrida em pássaros, morcegos, pterossauros e insetos.
Dobradiça da Asa dos Insetos: Estrutura complexa controlada por músculos internos.
Pesquisa de Michael Dickinson: Focada na mosca da fruta Drosophila melanogaster.
Tecnologia Utilizada: Câmeras de alta velocidade e aprendizado de máquina para mapear movimentos das asas.
Objetivos Futuros: Criar um modelo detalhado da biomecânica e estudar outras espécies de insetos voadores.
Impacto no Conhecimento e Tecnologia: Contribuições para biologia, neurociência, robótica e engenharia aeroespacial.
O artigo original intitulado “O aprendizado de máquina revela a mecânica de controle de uma dobradiça de asa de inseto”.