A engenharia da natureza: o equilíbrio entre perfurar e não quebrar

Estudo revela a física por trás de presas e espinhos; entenda como o formato determina a eficiência e a resistência dessas estruturas biológicas

Philip Anderson no laboratório onde investiga a física por trás de apêndices biológicos pontiagudos, tema do novo estudo - (crédito: Craig Pessman)

A natureza desenvolveu incontáveis apêndices pontiagudos, e um novo estudo explica a física que os torna tão eficazes. A pesquisa revela que o formato de uma ferramenta biológica, como presas e espinhos, é determinado por um equilíbrio entre sua eficiência para perfurar e sua capacidade de resistir a deformações.

As descobertas foram publicadas na revista Science Advances. Philip Anderson, professor da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e líder do estudo, afirma que existe uma vasta diversidade de ferramentas de perfuração na natureza, presentes em plantas, animais e até em vírus.

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Anderson investiga há mais de duas décadas como as leis da física influenciam estruturas predatórias ou defensivas. Para a nova análise, ele e sua equipe buscaram atributos físicos comuns em ferramentas de diferentes reinos biológicos.

Segundo o pesquisador, se houvesse uma lei física universal, todas as estruturas de perfuração seriam mais parecidas. No entanto, a grande variedade observada sugere que os princípios que as governam são mais complexos.

A física por trás do formato

Para entender essa diversidade, os cientistas modelaram digitalmente as características principais dessas ferramentas. Foram analisadas duas medidas básicas: o formato cônico e a seção transversal. O formato cônico define se a estrutura é um triângulo largo, como um dente de tubarão, ou fino e alongado, como uma presa.

A seção transversal, por sua vez, indica se a ferramenta é arredondada, como a presa de um elefante, ou achatada, como o ferrão de uma arraia. Objetos pontiagudos com seção mais arredondada são eficazes para iniciar uma fratura, enquanto ferramentas mais planas penetram mais profundamente por deslocarem menos material.

Contudo, a planicidade traz riscos. Estruturas mais planas são mais suscetíveis a dobras ou quebras. Por isso, os pesquisadores também calcularam a capacidade de cada ferramenta resistir à flambagem.

O equilíbrio ideal

Em simulações, a equipe comparou o desempenho de 25 formatos de cone, refletindo a variação encontrada em mais de 140 ferramentas biológicas. A análise revelou que alguns cones tiveram um desempenho combinado superior, otimizando tanto a perfuração quanto a resistência.

Os cones com o melhor desempenho em ambas as medidas tinham formatos semelhantes a:

• ferrão de um escorpião;

• presas de uma cobra-rei;

• espinho de rosa;

• dente de tubarão;

• garras de um gavião-de-cauda-vermelha;

• mandíbulas de uma formiga-correição;

• dardo do amor de um caracol terrestre.

Outros formatos se mostraram eficientes na perfuração, mas suscetíveis à deformação, como os espinhos de cacto, que são mais descartáveis. Ferramentas como os caninos de um carnívoro, por outro lado, parecem otimizadas para resistir a danos, mesmo que perfurem com menos eficiência.

Uma ferramenta de IA foi usada para auxiliar na produção desta reportagem, sob supervisão editorial humana.

Por Correio Braziliense

postado em 08/07/2026 17:25 / atualizado em 08/07/2026 17:25