Em 2019, se tudo correr conforme o plano, o muito atrasado Telescópio Espacial James Webb finalmente será lançado em órbita. Uma vez montado, ele usará um conjunto de 18 espelhos hexagonais para coletar e focalizar a luz de galáxias distantes. Este desenho de espelhos segmentados foi desenvolvido nos anos 80, e tem sido tão bem sucedido que irá aparecer em quase todos os grandes telescópios a serem construídos no futuro próximo.
Mas como sempre, a natureza chegou lá primeiro. Durante milhões de anos, as vieiras têm estado a olhar para o mundo usando dezenas de olhos, cada um dos quais com um espelho segmentado que é, sem dúvida, semelhante aos dos nossos telescópios mais grandiosos. E os cientistas acabam de olhar bem para um pela primeira vez.
Sim, essas vieiras, os pucks de carne branca que graciosamente graciosos nossos pratos de jantar. Esses patos são apenas os músculos que os animais usam para fechar as suas belas conchas. Olha para uma vieira cheia e viva, e verás um animal muito diferente. E esse animal estará olhando de volta para você, usando dezenas de olhos que forram o manto carnoso nas bordas internas de sua concha. Algumas espécies têm até 200 olhos. Outras têm os azuis-elétricos.
Dentro dos olhos, a estranheza se aprofunda. Quando a luz entra num olho humano, ela passa através de uma lente, que a focaliza na retina – uma camada de células sensíveis à luz. Quando a luz entra num olho de vieira, ela passa através de uma estrutura semelhante a uma lente, que … não parece fazer nada. Depois passa por duas retinas, em camadas uma sobre a outra. Finalmente, atinge um espelho curvo na parte de trás do olho, que o reflete de volta para as retinas. É este espelho, e não a lente, que focaliza a luz que chega, da mesma forma que os telescópios segmentados fazem.
Michael Land da Universidade de Sussex descobriram muito disso nos anos 60, ao olhar cuidadosamente os olhos sob um microscópio, e traçando o caminho que a luz deve tomar dentro deles. Ele identificou o espelho, mostrou que ele consiste de cristais em camadas, e sugeriu que os cristais são feitos de guanina-um dos blocos de construção do DNA. “É muito impressionante como Land estava certo sobre praticamente tudo a partir de algumas abordagens bastante simples”, diz Daniel Speiser, da Universidade da Carolina do Sul, que também estuda olhos de vieira. “Mas ninguém já olhou bem para um espelho intacto antes.”
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O problema é que microscópios poderosos tendem a desidratar amostras no processo de analisá-las, e isso arruinaria a colocação dos cristais do espelho. Agora, Lia Addadi do Instituto Weizmann de Ciências encontrou uma forma de contornar este problema. Sua equipe, incluindo Benjamin Palmer e Gavin Taylor, usou um microscópio que congela rapidamente as amostras, para que tudo dentro fique no lugar certo. Eles finalmente reconstruíram a estrutura do espelho em detalhes gloriosos, confirmando muitas das idéias da Land, e expulsando outras.
O espelho consiste em cristais de guanina planos e quadrados, cada um com um milionésimo de um metro de largura. Eles se encaixam em uma grade semelhante a um tabuleiro de xadrez. Entre 20 e 30 destas grelhas empilham-se umas em cima das outras, com um espaço líquido entre elas. E as camadas são dispostas de forma a que os quadrados de cada uma fiquem directamente por baixo dos quadrados do quadrado acima. Os cristais e os espaços entre eles são respectivamente 74 e 86 milionésimos de metro de espessura, e estas distâncias exatas significam que o espelho como um todo é ótimo para refletir a luz azul-verde – a cor que domina o habitat subaquático da vieira.
A estrutura inteira é uma classe mestre em engenharia de precisão. “Quando há uma solução física elegante, o processo evolutivo é muito bom para encontrá-la”, diz Alison Sweeney, uma física da Universidade da Pensilvânia que estuda visão animal.
Esta precisão é ainda mais notável porque os cristais de guanina não se formam naturalmente em quadrados finos. Se os cultivarmos no laboratório, obtemos um prisma volumoso. Claramente, a vieira controla activamente o crescimento destes cristais, moldando-os à medida que se formam. Os cristais de Guanine crescem em camadas, e Addadi pensa que a vieira de alguma forma muda a orientação de cada camada em 90 graus em relação às camadas acima e abaixo dela. À medida que as camadas crescem para fora, elas o fazem em apenas quatro direções, criando um quadrado. Como faz isso é um mistério, assim como tudo o resto sobre a forma dos espelhos.
Além disso, o espelho não é uma estrutura inanimada dentro do olho. É um ser vivo. Os cristais quadrados crescem dentro das células do olho da vieira, enchendo-as. São as células que depois se tesselam juntas para formar as camadas. “As células não podem estar mortas”, diz Addadi, “ou a coisa toda se partiria.” Portanto, não só as células devem controlar o crescimento dos cristais dentro delas, como também têm de comunicar umas com as outras para se organizarem assim. “Como é que eles fazem isso? Eu realmente não sei”, ela acrescenta.
O que quer que seja o truque deles, claramente produz resultados. A visão da vieira não vai rivalizar com a nossa tão cedo, mas é muito mais nítida do que se poderia esperar de um animal que é basicamente um amêijoa chique. Speiser demonstrou isso há uma década, colocando vieiras em pequenos assentos e jogando filmes de partículas de comida à deriva. Mesmo quando as partículas tinham apenas 1,5 milímetros de largura, as vieiras abriam as suas conchas, prontas para se alimentarem. “A ideia de que estes animais estão a formar imagens muito bonitas com os seus olhos parece-me muito sólida”, diz Speiser.
A equipa de Adadi também notou que o espelho da vieira está ligeiramente inclinado em relação às suas retinas. Como resultado, o espelho focaliza a luz do centro do campo visual do animal na retina superior, e a luz da periferia na inferior. Talvez seja por isso que a criatura tem duas retinas: Elas permitem-lhe focar diferentes partes do seu ambiente ao mesmo tempo.
“É um estudo realmente incrível”, diz Jeanne Serb da Universidade Estadual de Iowa, que também estudou olhos de vieira. Ele ajuda a resolver o mistério das retinas duplas – algo que os cientistas há muito tentam resolver, sem sucesso.
Mas Speiser não está completamente convencido. Ele diz que os olhos se deformam facilmente quando são dissecados, e mesmo um suave esguicho poderia mudar a orientação do espelho e das retinas. Mesmo assim, ele não tem uma explicação melhor, apesar de testar várias idéias possíveis ao longo dos últimos 12 anos. “Nada foi verificado, e esta é uma hipótese tão boa quanto qualquer outra”, diz ele.
O próximo grande objetivo para os aficionados por vieiras, ele acrescenta, é descobrir porque as vieiras têm tantos olhos. Eles provavelmente permitem que ele escaneie uma área ampla, mas será que ele considera as informações de cada olho separadamente, ou combina-as todas em uma única imagem? Depois de séculos de estudo, os cientistas finalmente sabem como cada olho individual vê. Mas “ainda não temos idéia do que o animal como um todo está percebendo”, diz ele.