Tente esmagar uma mosca e depressa se tornará claro que são mais rápidas do que você. Muito mais rápido. Mas como é que estas pequenas criaturas – com os seus cérebros minúsculos – nos enganam tão facilmente?
P> Provavelmente já pensou nisso depois de perseguir uma mosca em volta da sua casa e de descalçar o seu sapato com repetidas e mal sucedidas amostras. Como é que se move tão depressa? Consegue ler a minha mente?
Foi a pergunta colocada à equipa da BBC World Service CrowdScience para o nosso episódio mais recente abordando os aparentes super poderes dos pequenos animais. A resposta é que, em comparação consigo e comigo, as moscas vêem o mundo essencialmente em câmara lenta.
Para ilustrar isto, veja um relógio com um ponteiro de tic-tac. Como humano, vê-se o relógio a fazer tic-tac a uma determinada velocidade. Mas para uma tartaruga, parece estar a fazer tic-tac a duas vezes essa velocidade. Para a maioria das espécies de moscas, cada carrapato arrastar-se-ia cerca de quatro vezes mais lentamente. Com efeito, a velocidade do tempo difere em função da sua espécie.
Isto acontece porque os animais vêem o mundo à sua volta como um vídeo contínuo. Mas na realidade, eles juntam imagens enviadas dos olhos para o cérebro em flashes distintos um determinado número de vezes por segundo. Os seres humanos têm em média 60 flashes por segundo, as tartarugas 15, e as moscas 250.
É tudo relativo
A velocidade a que essas imagens são processadas pelo cérebro é chamada de “taxa de fusão cintilante”. Em geral, quanto menor for a espécie, mais rápida é a sua taxa crítica de cintilação – e as moscas, em particular, envergonham-nos.
O Professor Roger Hardie, da Universidade de Cambridge, investiga como funcionam os olhos das moscas, e tem uma experiência para determinar a sua taxa de cintilação.
“A taxa de fusão cintilante é simplesmente a velocidade a que uma luz tem de ser ligada e desligada antes de ser percebida ou vista como apenas uma luz contínua” diz o Prof Hardie.
Roger insere minúsculos eléctrodos de vidro nas células vivas sensíveis à luz dos seus olhos – fotorreceptores – antes de piscar as luzes LED a velocidades cada vez mais rápidas. Cada flash do LED produz uma minúscula corrente eléctrica nos fotorreceptores que um computador pode graficar num ecrã. Os testes revelam os recordes de mosca mais rápidos, respostas distintas à cintilação até 400 vezes por segundo, mais de seis vezes mais rápidas do que a nossa própria velocidade.
A visão mais rápida de todas é encontrada numa espécie literalmente chamada “mosca assassina”. É uma espécie predadora minúscula encontrada na Europa que captura outras moscas do ar com reacções super-rápidas. No seu “laboratório de moscas” na Universidade de Cambridge, a Dra Paloma Gonzales-Bellido demonstra o comportamento de caça das moscas assassinas ao libertar presas de moscas da fruta numa caixa de filmagem especial com uma mosca assassina fêmea.
Paloma grava o comportamento a 1.000 frames por segundo utilizando câmaras de vídeo em câmara lenta com um buffer de gravação. O computador anexado grava constantemente o vídeo, sobre-escrevendo-se a cada doze segundos. Quando a mosca se move, Paloma clica num botão para guardar permanentemente os últimos 12 segundos.
“O nosso tempo de reacção é tão lento que se o parássemos quando pensamos que algo está a acontecer, já teria acontecido”, diz o Dr. Gonzales-Bellido. Essencialmente, não podemos sequer clicar num botão antes do comportamento ter acontecido, é tão rápido.
Fly vs fly
Com as moscas assassinas e as suas presas na caixa de filmagem, inicialmente a mosca assassina apenas se sentava imóvel, mas como uma das moscas da fruta voou cerca de 7cm acima dela, houve um flash de movimento e de repente a mosca assassina estava no fundo da caixa a chocar-se com a mosca da fruta a tremer.
Apenas olhando para a filmagem lenta no computador, tornou-se claro o que aconteceu; a mosca assassina descolou, circulou a mosca da fruta três vezes ao tentar agarrá-la repetidamente, antes de conseguir capturar a elusiva mosca da fruta com as suas pernas dianteiras.
Todo o comportamento, desde a descolagem até à aterragem, levou apenas um segundo. Parece como um flash para os nossos olhos, pelo contrário, a mão de um humano deve aparecer ao ritmo de um caracol.
para permitir esta incrível velocidade da mosca assassina, que é mais rápido mesmo do que outras espécies de moscas, as células detectoras de luz nos olhos da mosca assassina contêm muito mais mitocôndrias (as “pilhas” de células biológicas) do que as que estão presentes nas mesmas células de outras moscas.
Estas são as pilhas da célula, pelo que a visão rápida deve consumir mais energia do que a visão lenta, explicando porque é que todos os olhos não estão apenas definidos para a mais alta taxa de fusão cintilante.
A dieta carnívora da mosca assassina fornece as grandes quantidades de energia de que necessita para alimentar estas células de alta energia. Mas mesmo que tivéssemos o mesmo número de mitocôndrias nas células ou os nossos próprios olhos, não teríamos a mesma velocidade de visão porque as células sensíveis à luz das moscas têm um desenho totalmente diferente das dos vertebrados.
Por trás das diferenças estruturais dos olhos das moscas está a sua origem evolutiva. Artrópodes e vertebrados, os grupos que possuem moscas e humanos, evoluíram os seus olhos totalmente separados há cerca de 700-750 milhões de anos.
Teoria das cordas
Os olhos das moscas evoluíram para captar a luz com uma série de minúsculas estruturas em forma de cordas que se estendem horizontalmente até ao caminho que a luz percorre através do olho. Estas estruturas reagem mecanicamente à luz, enquanto que os vertebrados têm células longas em forma de tubo viradas para a luz, com produtos químicos que reagem à luz na base.
Esta estrutura no olho da mosca é algo que Roger estuda no seu laboratório. “É mais sensível em termos de ser capaz de dar um grande sinal à mais pequena quantidade de luz e também pode responder mais rapidamente do que as hastes e cones do olho vertebrado”, explica ele.
Existem algumas razões para esta maior sensibilidade, mas o que o Prof. Hardie descobriu é que eles respondem mecanicamente à luz, em oposição a quimicamente como em cones e varas.
Respostas mecânicas permitem sinais neurais mais rápidos. Além disso, há um limite para a velocidade a que os impulsos neurais podem viajar e as distâncias nervosas menores do olho voador para o cérebro voador aceleram o processamento em comparação com vertebrados maiores.
Alguns vertebrados experimentam uma visão muito mais rápida do que a nossa. Se a espécie é capaz de voar parece estar correlacionada com uma visão mais rápida, tal como o é ser pequeno. Isto pode ser porque os pequenos animais voadores têm de reagir tão rapidamente durante o voo para evitar a aproximação de obstáculos.
‘Slow motion swats’
A visão mais rápida de todas é encontrada em espécies que capturam moscas no ar.
Back com vertebrados, ao investigar a visão do apanhador de moscas de pelagem, uma pequena ave empoleirada que captura moscas em voo, os cientistas da Universidade de Uppsala, na Suécia, descobriram que era capaz de identificar uma luz a piscar 146 vezes por segundo a partir de uma fonte de luz contínua.
As aves foram treinadas para associar uma fonte de luz intermitente a uma iguaria saborosa, e identificariam com precisão a luz intermitente até esta taxa, colocando a sua taxa de fusão cintilante em 146. Isto é cerca do dobro da taxa que os humanos conseguem ver, mas ainda não tão rápido como a média das moscas.
Isto significa que os pássaros, como as moscas, experimentam cada tic-tac do relógio mais lentamente do que os humanos.
Existe uma pressão evolutiva sobre os apanhadores de moscas para experimentarem o ponteiro do relógio o mais lentamente possível, a fim de superarem as suas presas rápidas. Ao longo do tempo evolutivo, as aves que experimentaram o “tic-tac mais lento” poderiam reagir mais rapidamente às suas presas, permitindo-lhes comer mais, criar mais pintos e transmitir esta visão rápida às gerações futuras.
As moscas que foram perseguidas pelas aves de visão rápida estarão a desenvolver reacções mais rápidas para escapar. Criando uma corrida ao armamento evolutiva que tem durado mais tempo até do que a existência de aves. As moscas presas têm vindo a evoluir mais rapidamente em termos de visão e reacções para escapar às moscas predadoras, como a mosca assassina, desde que evoluíram em voo.
P>A próxima vez que tentarmos inanamente esmagar uma mosca, tentamos não ser tão desanimados. As suas amostras de madeira em câmara lenta estão a ser frustradas por centenas de milhões de anos de selecção natural, deixando as moscas observar as suas tentativas em câmara lenta.
Entre si e a mosca, o tempo, ao que parece, é relativo.
Oiça ‘CrowdScience’ no World Service da BBC, o programa cujos ouvintes inspiraram este artigo, e envie as suas perguntas científicas para ‘[email protected]’ :