17 Outubro 21

[Conteúdo] O bolor limoso e a rede ferroviária de Tóquio

Por ubu

Por Laura Sanders

Engenheiros talentosos e dedicados passaram muito tempo concebendo o sistema ferroviário japonês para ser um dos mais eficientes do mundo. Mas eles poderiam apenas ter encomendado um molde para um fungo.

Quando colocados junto a flocos de aveia dispostos no padrão das cidades japonesas nos arredores de Tóquio, os fungos sem cérebro e unicelulares constroem redes de tubos de canalização de nutrientes que são impressionantemente semelhantes à disposição do sistema ferroviário japonês, pesquisadores do Japão e da Inglaterra relataram no dia 22 de Janeiro à revista Science. Um novo modelo baseado nas simples regras do comportamento do fungo pode levar à concepção de redes mais eficientes e adaptáveis, sustenta a equipe.

Todos os dias, a rede ferroviária de Tóquio tem que satisfazer as exigências do transporte em massa, transportando milhões de pessoas entre pontos distantes de forma rápida e confiável, nota o autor do estudo Mark Fricker da Universidade de Oxford. “Em contraste, o fungo não tem cérebro central ou mesmo qualquer consciência do problema global que está tentando resolver, mas consegue produzir uma estrutura com propriedades semelhantes às da rede ferroviária real”.

O fungo amarelo Physarum polycephalum cresce como uma única célula que é suficientemente grande para ser vista a olho nu. Quando encontra diferentes fontes de alimento separadas no espaço, a célula de fungo envolve os alimentos e cria túneis para distribuir os nutrientes. Na experiência, investigadores liderados por Toshiyuki Nakagaki, da Universidade de Hokkaido em Sapporo, Japão, colocaram flocos de aveia (uma iguaria para o bolor de lodo) num padrão que imitava a forma como as cidades estão espalhadas por Tóquio, e depois soltaram o fungo.

Inicialmente, o fungo dispersou-se uniformemente em torno dos flocos de aveia, explorando o seu novo território. Mas em poucas horas, o fungo começou a refinar o seu padrão, reforçando os túneis entre os flocos de aveia enquanto as outras ligações desapareciam gradualmente. Após cerca de um dia, o fungo tinha construído uma rede de tubos de transporte de nutrientes interligados. O seu desenho parecia quase idêntico ao do sistema ferroviário que rodeava Tóquio, com um maior número de túneis fortes e resilientes ligando os grãos de aveia centrais. “Há um grau notável de sobreposição entre os dois sistemas”, diz Fricker.

Os pesquisadores, então, pegaram emprestadas as propriedades simples do comportamento do fungo para criar uma descrição matemática inspirada na biologia da formação da rede. Tal como o molde de lodo, o modelo cria primeiro uma rede de malha fina que vai para todo o lado, e depois refina continuamente a rede para que os tubos que transportam a maior parte da carga cresçam mais robustos e os tubos redundantes sejam podados.

O comportamento do plasmódio “é realmente difícil de exprimir em palavras”, comenta o bioquímico Wolfgang Marwan da Universidade Otto von Guericke em Magdeburg, Alemanha. “Percebemos que eles se otimizam de alguma forma, mas como descrever isso?” A nova pesquisa “fornece um modelo matemático simples para um fenômeno biológico complexo”, escreveu Marwan num artigo no mesmo número da revista Science.

Fricker salienta que tal sistema maleável pode ser útil para a criação de redes que precisam mudar com o tempo, tais como sistemas de sensores sem fios de curto alcance que proporcionariam alertas precoces de incêndio ou inundação. Dado que estes sensores são destruídos quando ocorre uma catástrofe, a rede precisa redirecionar a informação de forma eficiente e rápida. Redes descentralizadas e adaptáveis seriam também importantes para soldados em campos de batalha ou enxames de robôs que exploram ambientes perigosos, diz Fricker.

O novo modelo pode também ajudar os pesquisadores a responder a questões biológicas, tais como a forma como os vasos sanguíneos crescem para suportar os tumores, diz Fricker. A rede de vasos sanguíneos de um tumor começa como um emaranhado denso e não estruturado, e depois refina as suas ligações para ser mais eficiente.

Fonte: Wired

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