As patas da aranha: Projeto ou seleção natural?

Uma Estrutura Complexa que Desafia o Conceito Evolucionista da Evolução Gradual

Dr. Timothy G. Standish

Qualquer pessoa que tenha observado uma aranha caminhar sobre o vidro de uma janela deve ter-se impressionado pela capacidade dela aderir a essa superfície tão lisa. Porém, parece que, na capacidade de caminhar sobre a superfície, pouca diferença faz ser ela lisa ou não. Devido ao fato de que a superfície pode ser lisa ou rugosa, não faz muito sentido a idéia de que as aranhas possam ter pequenas ventosas de aderência nas suas patas, que lhes permitam agarrar-se a superfícies distintas. Investigações recentes proporcionaram resposta à misteriosa capacidade de aderência das aranhas.

A cutícula ou exoesqueleto dos artrópodos é composta de um polissacarídeo, a quitina, combinada com lipídios e proteínas. Esse material é notável pela sua pouca aderência a superfícies, apesar de muitos artrópodes serem capazes de andar sobre superfícies polidas verticais como os vidros das janelas ou uma parede lisa pintada. Sabe-se que, pelo menos em alguns insetos, a capacidade de fixar-se a superfícies polidas depende da existência de um fluído oleoso. (1)

Em dois artigos quase idênticos publicados recentemente, Kesel e seus colaboradores mostraram que a aranha saltadora (Evarcha arcuata) recorre a um mecanismo distinto no qual intervêm as forças de Van der Waals. Milhares de finas fibras, as sétulas, situadas nas patas dessas aranhas, interagem com as superfícies com que estão em contato aproveitando a fraca força intermolecular de Van der Waals. Estima-se que cada espécime possui 624.000 sétulas, as quais, atuando num determinado instante, podem sustentar uma massa equivalente a 160 a 173 vezes a massa do corpo de uma E. Arcuata.

É impressionante que esse mecanismo de usar os pelos minúsculos para aproveitar as forças de Van der Waals seja utilizado por outra criatura muito maior e totalmente diferente. Os “lagartos dragões”, ou gecos, utilizam este mesmo sistema para caminhar pelas paredes. (2) Nas palavras de Kesel, “os sistemas de fixação das aranhas e dos gecos apresentam impressionantes semelhanças.” (3)

Isso é notável, pois as coberturas externas dos artropódes e dos répteis são profundamente diferentes (quitina e queratina respectivamente) e os mecanismos genéticos, bioquímicos e embrionários requeridos para produzir os pelos são provavelmente muito diferentes. Atendendo ao mecanismo mediante o qual se dá esta fixação em ambos os taxa, explicar as semelhanças morfológicas das patas dos geconídeos e das aranhas saltadoras como um espetacular exemplo de evolução convergente não parece plausível. O problema é que as forças de Van der Waals só atuam a distâncias muito pequenas. Além disso, elas são relativamente fracas. Para aproveitá-las, requer-se tanto um grande número de pelos como também que eles sejam muito pequenos. Não é evidente nenhum processo gradual que conduza ao fenômeno observado nas aranhas saltadoras e nos geconídeos. Uma redução gradual de tamanho dos pelos das patas não daria nenhum resultado enquanto eles não atingissem um valor bastante reduzido. Além disso, ainda quando os pequenos pelos já estivessem presos nas patas, eles deveriam mostrar propriedades mecânicas, incluindo elasticidade e flexibilidade, que permitissem uma superfície de contato eficiente. Se os pelos devem ser capazes de gerar uma força suficiente para fixar as aranhas ou geconídeos sobre superfícies polidas, eles deverão estar presentes com densidade muito elevada.

Talvez se pudesse argumentar que a força de tração está diretamente relacionada com a quantidade de pelos, pelo que a seleção natural favoreceria os indivíduos cujas patas tivessem mais pelos. Esta hipótese baseia-se em um processo que, de forma aleatória, produz os primeiros pelos, e subentende que um número menor de pelos de tamanho maior não seria a melhor solução para o problema da tração. Além disso, a tração gerada por esse mecanismo tem a desvantagem de requerer uma grande força na hora de levantar as patas da superfície, o que presumivelmente se consegue através de uma modificação no modo pelo qual as patas se separam da superfície. Portanto, o custo de ter “patas pegajosas”, que não são suficientemente adesivas para poder caminhar sobre superfícies polidas, superaria as vantagens.

O uso de pequenos pelos para aproveitar as forças de Van der Waals na hora de fixar-se a superfícies polidas, parece que é uma solução complexa embora elegante para um problema difícil. Esta solução pode ser explicada lógica e razoavelmente no contexto de uma origem através de projeto inteligente, mas apresenta dificuldades quando se invocam modificações aleatórias seguidas da seleção natural. Os projetistas inteligentes fazem uso da mesma solução em múltiplas situações; inclusive em aplicações simples, as rodas devem reunir certas especificações para que funcionem, como por exemplo, as rodas de um carrinho de bebê não funcionarão em um Boeing 747, e em um carrinho de compras não funcionariam rodas quadradas. As rodas têm de ser fabricadas de acordo com certas especificações se pretendemos que elas funcionem, o que requer o uso de inteligência durante o projeto e a fabricação. O mesmo se aplica às especificações dos pelos finos que aproveitam a vantagem das forças de Van der Waals.

O fato de que esse mecanismo se conhece hoje em dois taxa muito distintos leva a um problema, pois nenhum ancestral comum poderia haver proporcionado uma solução engenhosa através da herança genética, e portanto, deveria ter evoluído um número grande de vezes. Sem dúvida, um projetista inteligente estaria livre para empregar a mesma solução em organismos distintos.

Referências:

1. Walker, G. 1993. “Adhesion to smooth surfaces by insects -a review”. International Journal of Adhesion and Adhesives, 13:3-7.

2. Autumn, K.; Liang, Y. A.; Hsieh, S. T.; Zesch, W.; Chan, W. P.; Kenny, T. W.; Fearing, R.; Full, R. J., 2000. “Adhesive force of a single gecko foot-hair”. Nature, 405:684-688.

3. (a) Kesel, A. B., Martin, A., Seidl, T. 2004. “Getting a grip on spider attachment: an AFM approach to microstructure adhesion in artropods”. Smart Materials and Structures, 13:512-518; (b) Kesel, A. B., Esel A. B.; Martin A.; Seidl, T., 2003. Adhesion measurements on the attachment devices of the jumping spider Evarcha arcuata. Journal of Experimental Biology, 206:2.733-2.738.