Os blobs de Blackworm não precisam de um líder para chegar aonde estão indo.
Com informações de Live Science.
Ele se contorce. Ele se contorce. Ele se move como uma espécie de terror com vários tentáculos vindo da lagoa negra. É … uma bolha de vermes negros. E bem a tempo do Halloween!
Os vermes negros da Califórnia ( Lumbriculus variegatus – Blackworms of Califórnia ) são uma espécie de verme aquático despretensioso que normalmente não cresce mais do que cerca de 4 centímetros de comprimento. Mas quando ameaçados por fatores estressantes ambientais – como a seca – esses vermes se entrelaçam em massas para preservar a umidade e proteger uns aos outros. Isso é assustador o suficiente, mas essas massas também podem se mover de uma forma que os pesquisadores chamam de “locomoção emergente”. Ninguém está no comando, mas as bolhas do verme ainda podem se orientar para ambientes mais confortáveis simplesmente por meio das interações de cada verme com seus vizinhos mais próximos.
Agora, os pesquisadores descobriram que os vermes conseguem isso com uma mistura cuidadosamente calibrada de ondulação e aderência.
“Descobrimos que é necessário um equilíbrio muito preciso”, disse Chantal Nguyen, pesquisadora de pós-doutorado no Instituto BioFrontiers da Universidade de Colorado Boulder.
Os resultados podem ser usados para desenvolver uma robótica suave, semelhante a um enxame, com muitas peças pequenas e simples que funcionam juntas.
Bolha de vermes
Muitos tipos diferentes de minhocas se agrupam para segurança quando seu ambiente se torna hostil (dê uma olhada em qualquer blog de compostagem para mais informações sobre “bolas” de minhocas). Mas poucos foram documentados ao se moverem como um quando estão nesses clusters. Os blackworms da Califórnia podem se juntar aos milhares, porém, e as bolhas resultantes parecem ter uma mente própria, de acordo com uma pesquisa publicada em fevereiro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences. Essa pesquisa descobriu que bolhas de vermes negros agem essencialmente como um fluido não newtoniano, ou um fluido que muda de espessura dependendo da quantidade de estresse que está sob. (A mistura clássica de cozinha desse fluido envolve uma mistura de amido de milho e água, que parece sólida se você espremê-la repentinamente e líquida se você passar um dedo lentamente por ela.) Em outras palavras, um monte de minhocas agarradas firmemente umas às outras agem um pouco como um sólido, mas se eles se soltam um pouco, eles são como um líquido.
Nguyen se juntou aos pesquisadores da Georgia Tech Yasemin Ozkan-Aydin e M. Saad Bhamla, que lideraram o estudo, a fim de modelar o movimento dessas bolhas de vermes.
“Parece muito legal ver apenas essa bolha gigante desses vermes meio que deslizando”, disse Nguyen. Ela estava trabalhando na modelagem de sistemas coletivos, então a oportunidade de aplicar esse trabalho aos vermes parecia intrigante.
Primeiro, a equipe de pesquisa conduziu experimentos com vermes individuais para ver como eles se moviam em diferentes temperaturas da água. Isso era para reunir dados de movimento de vermes do mundo real em seu eventual modelo de computador. Em águas de 86 graus Fahrenheit (30 graus C) ou menos, os vermes eram propensos a explorar. Eles normalmente partem em linha reta até atingirem a parede do prato em que estavam, e então cheiram ao redor da borda. Acima de 86 F, os vermes se enrolaram e se moveram muito pouco. Temperaturas acima de 93,2 F (34 C) provaram ser perigosas – e eventualmente fatais – para os vermes vivos.
Em seguida, os pesquisadores estudaram como bolhas de vermes reais reagiam em diferentes temperaturas. Em baixas temperaturas de 50 F (10 C) e inferiores, os vermes se agarraram uns aos outros em uma massa compacta. Aos 77 F (25 C), eles relaxaram um pouco em uma massa solta, mas permaneceram juntos. Em altas temperaturas perto do limite da capacidade de sobrevivência, eles rapidamente se desemaranharam em bobinas individuais.
Minhocas modelo
Os pesquisadores então usaram esses comportamentos para criar um modelo de computador de vermes que poderiam se dobrar, se autopropelir e interagir uns com os outros. O modelo tinha duas dimensões, não três, por isso não era exatamente representativo de bolhas de verme negro, disse Nguyen; – em águas profundas o suficiente, as bolhas podem ser esféricas. Mas os pesquisadores foram capazes de descobrir que uma mistura de contorções autopropulsadas e pegajosidade foi capaz de reproduzir o tipo de movimento visto em bolhas de vermes reais. Os pesquisadores criaram um gradiente de temperatura em seu mundo de verme virtual de modo que um lado do invólucro do modelo de bolha de minhoca fosse mais frio do que o outro. Eles primeiro simularam um único verme e descobriram que os movimentos automáticos do verme em diferentes temperaturas levaram o verme a “encontrar” o lado frio: em águas mais frias, os vermes se endireitaram e rastejaram para frente.
Os pesquisadores então simularam uma bolha de verme. Eles descobriram que as bolhas também tendiam a se mover para águas mais frias. Mas para fazer isso, eles tiveram que se mexer apenas o suficiente para se mover sem separar sua congregação.
“Somente para um equilíbrio muito preciso entre as forças ativas e a atração entre os vermes pudemos ver a bolha do verme mover-se coletivamente do quente para o frio”, disse Nguyen.
O próximo passo é fazer o modelo 3D, disse Nguyen, e então começar a desenvolver robôs baseados nos movimentos estranhos dos vermes. O campo da robótica tem muito interesse em robôs de enxame, que são robôs individuais simples que interagem entre si para completar tarefas mais complexas do que poderiam fazer por conta própria. Também há muito interesse em robôs leves inspirados na natureza. Graças à sua flexibilidade e flexibilidade, a robótica leve é uma tecnologia promissora para a biomedicina, disse Nguyen. As bolhas de vermes combinam robótica de enxame e robótica suave, disse ela.
“Muitos dos sistemas robóticos de enxame atuais consistem em elementos rígidos”, disse ela, “e, portanto, a robótica de enxame suave é um campo aberto de pesquisa.”
As descobertas foram publicadas em 30 de setembro na revista Frontiers in Physics.
