USP Lidera Estudo Internacional Inovador com ‘Cobras-de-Duas-Cabeças’ para Criar Robôs Escavadores e Avançar na Engenharia de Tecidos

Pesquisa colaborativa entre Brasil, Reino Unido, Bélgica e Dinamarca desvenda segredos genéticos e biomecânicos de animais fossoriais, abrindo caminho para tecnologias bioinspiradas e aplicações médicas.

A Universidade de São Paulo (USP), por meio da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP), está na vanguarda de um consórcio internacional que investiga os fascinantes animais escavadores, conhecidos popularmente como ‘cobras-de-duas-cabeças’ (anfisbenas). O objetivo é decifrar as adaptações morfológicas, biomecânicas e genéticas desses vertebrados fossoriais, que utilizam a cabeça como principal ferramenta de locomoção subterrânea, e, com isso, inspirar o desenvolvimento de novas tecnologias.

O estudo, que reúne pesquisadores do Brasil, Reino Unido, Bélgica e Dinamarca, promete revelar aplicações potenciais em campos emergentes como a robótica bioinspirada – que desenvolve sistemas e máquinas a partir de princípios observados na natureza – e a engenharia de tecidos, identificando padrões genéticos relevantes para o desenvolvimento de estruturas corporais.

A Pesquisa e a Colaboração Internacional

O projeto interdisciplinar, intitulado ‘Sistema musculoesquelético de animais escavadores que começam pela cabeça: uma abordagem interdisciplinar’, foca nas anfisbenas, répteis especializados em construir galerias subterrâneas. A equipe brasileira é coordenada pela professora Tiana Kohlsdorf, do Laboratório de Evolução e Biologia Integrativa (Lebi) da FFCLRP da USP. “Nossa equipe é responsável pela obtenção de dados utilizando animais vivos e pelo sequenciamento de genomas para avaliar padrões em genes expressos durante o desenvolvimento embrionário”, explica a coordenadora.

Além do sequenciamento genômico de todas as espécies estudadas, a equipe da USP realiza testes de enterramento e mordida com anfisbenas vivas e obtém imagens de tomografia computadorizada de materiais de coleções herpetológicas brasileiras, como a Coleção Herpetológica de Ribeirão Preto (CHRP), com apoio do Centro para Documentação da Biodiversidade (CDB). O grupo conta com o pós-doutorando Vinicius Anelli, focado em estudos morfofuncionais e biomecânicos, e a doutoranda Laura Oliveira, que se dedica à biologia do desenvolvimento do crânio.

As Anfisbenas: Engenheiras da Natureza

As anfisbenas são um grupo diverso de répteis com mais de 200 espécies, abundantes no Brasil, e altamente especializadas na vida subterrânea. Segundo o pesquisador Vinicius Anelli, seus corpos extremamente alongados e sem membros facilitam a locomoção e a construção de galerias. O nome popular ‘cobra-de-duas-cabeças’ deriva da semelhança da ponta da cauda com a cabeça e da capacidade de se deslocar em ambas as direções.

A escavação por meio da cabeça impõe desafios únicos para o estudo biológico, pois o ambiente subterrâneo é de difícil acesso. Anelli destaca a multifuncionalidade da cabeça desses animais, cujas drásticas mudanças estruturais para perfurar o solo rígido também impactam outras atividades essenciais, como a captura de presas. A interação complexa entre ossos, músculos, tecido conjuntivo e as escamas dispostas em anéis ao redor do corpo é crucial para sua capacidade escavadora, e o projeto investiga a evolução dessas estratégias.

Da Biologia à Inovação Tecnológica

A abordagem inédita do projeto integra desde o sequenciamento genômico até a medição de forças durante o enterramento e a mordida, combinando ciências biológicas com técnicas da engenharia. Essa análise detalhada da interação entre tecidos duros e moles, da macro à nanoescala, fornece informações valiosas sobre como a forma e a função evoluíram para o hábito fossorial.

Esses insights têm um potencial imenso para o desenvolvimento de tecnologias bioinspiradas. “Ao combinar informações dos ossos, musculatura e tegumento, da macro até a nanoescala, conseguimos avaliar como a forma e a função evoluíram durante processos de especialização no hábito fossorial”, afirma Anelli. Isso pode levar ao planejamento de robôs escavadores eficientes, inspirados nas propriedades das anfisbenas, para exploração de solos em aplicações biomédicas, de engenharia civil e até combate a incêndios. O professor Mehran Moazen, da University College London, Reino Unido, destaca que modelos computacionais e técnicas avançadas de imagem investigam a correlação entre fibras de colágeno, arquitetura óssea e as cargas experimentadas, o que também pode interessar à engenharia de tecidos e ao estudo de condições que afetam articulações cranianas.

Desafios e o Futuro do Estudo

O projeto enfrenta desafios como a coleta de espécimes e a simulação de condições subterrâneas ao longo dos três anos de estudo, além da complexidade de coordenar equipes em quatro países. A equipe também busca conscientizar a população sobre a importância das anfisbenas, animais inofensivos frequentemente mortos por serem confundidos com serpentes. Apesar dos obstáculos, a pesquisa promete avanços significativos na compreensão da evolução e no desenvolvimento de tecnologias inovadoras, reforçando o papel da USP como centro de excelência em pesquisa internacional.

Fonte: jornal.usp.br