As lesmas-do-mar mais bonitas usam cristais na pele como 'píxeis' de cor.

Os nudibrânquios são autênticas joias do mundo subaquático.

E isto não é apenas uma imagem bonita: investigadores descobriram agora que as cores intensas destes “lesmas-do-mar” tão vistosas são, de facto, produzidas por milhares de minúsculos cristais incrustados na pele.

Durante muito tempo, os biólogos consideraram que as combinações de cores chamativas dos nudibrânquios resultavam sobretudo de pigmentos - à semelhança do que acontece, por exemplo, com o bico de um tucano, onde diferentes compostos químicos geram múltiplas tonalidades.

Nudibrânquios e cor estrutural: muito mais do que pigmentos

Com formação em ciência dos materiais (e não em biologia), o investigador Samuel Humphrey, do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces, suspeitava que estes moluscos multicoloridos escondiam um mecanismo mais sofisticado do que o simples “tinteiro” dos pigmentos.

Ao analisar com mais detalhe seis espécies diferentes de nudibrânquios, Humphrey e os seus colaboradores confirmaram que os pigmentos não são as únicas “tintas” presentes na paleta destes animais.

“Ficámos surpreendidos ao descobrir que os nudibrânquios usam cor estrutural”, afirma Humphrey.
“Com este mecanismo elegante de geração de cor, estes animais conseguem produzir uma impressionante variedade de tonalidades a partir de um único material.”

O que é a cor estrutural (e em que difere dos pigmentos)

A cor estrutural surge quando a luz se reflecte e interage com estruturas microscópicas de um material. Este fenómeno é observado em insectos, camaleões, plantas, algas marinhas e até em manchas de óleo e bolhas.

Os pigmentos, por sua vez, criam cor ao absorverem certos comprimentos de onda da luz e reflectirem outros, dependendo sobretudo da composição química do material - e não da sua arquitectura microscópica.

Na natureza, muitos efeitos visuais mais ricos aparecem quando pigmento e cor estrutural trabalham em conjunto. Um exemplo clássico é a cauda do pavão: as penas têm uma base acastanhada (pigmentada), mas as microestruturas nelas presentes interferem com a luz de modo a que vejamos azuis, verdes e roxos iridescentes, ainda mais realçados pelo fundo castanho discreto.

Cristais de guanina: a “engenharia” das cores na pele

Nos nudibrânquios, verificou-se que a cor estrutural é gerada principalmente por nanocristais de moléculas de guanina. A forma como estes cristais se organizam - incluindo o seu comprimento, os ângulos e o arranjo - determina a cor específica que aparece na pele do animal.

À partida, a cor estrutural costuma estar associada à iridescência, como o brilho cintilante de uma asa de borboleta ou o fulgor de um tentáculo de medusa. Por isso mesmo, foi inesperado encontrar este mecanismo em nudibrânquios, cujos padrões frequentemente parecem mate, planos e fortes - características que associamos mais facilmente a cores baseadas em pigmentos.

A equipa encontrou também a explicação para este aspecto “não cintilante”.

Na pele dos nudibrânquios, os nanocristais de guanina estão empilhados em camadas dentro de “pontos” individuais - verdadeiros píxeis distribuídos pela superfície.

Se, dentro de cada píxel, todos os cristais estivessem perfeitamente alinhados e fossem rigorosamente iguais, o resultado seria um efeito iridescente. No entanto, uma certa aleatoriedade na nanostrutura de cada píxel ajuda a “achatar” a cor.

“Desta forma, reflectem luz das mesmas cores em direcções muito diferentes, pelo que as cores não cintilam como as das borboletas, mas parecem mate”, explica Humphrey.

Graças a estes cristais de guanina, os nudibrânquios conseguem exibir cores fortes e luminosas ao longo de todo o espectro visível, bastando apenas algumas pequenas “afinações” estruturais entre espécies para alterar o resultado final.

Porque é que estas cores importam na vida dos nudibrânquios

Além do fascínio visual, a diversidade de cores e padrões nos nudibrânquios tem forte probabilidade de estar ligada a funções ecológicas: muitos usam colorações de aviso para sinalizar toxicidade ou mau sabor a predadores, enquanto outros beneficiam de padrões que favorecem camuflagem, imitação de espécies perigosas ou reconhecimento entre indivíduos. Um mecanismo baseado em cor estrutural pode oferecer flexibilidade evolutiva, permitindo alterações marcantes no aspecto com mudanças pequenas na organização dos nanocristais.

O que esta descoberta pode mudar (e como pode inspirar novos materiais)

Este achado ajuda a compreender como este grupo de animais conseguiu evoluir uma diversidade tão deslumbrante de cores e desenhos - e, ao mesmo tempo, abre portas a aplicações tecnológicas.

“Muitas vezes inspiramo-nos na natureza quando desenvolvemos novos materiais e técnicas”, afirma a física Silvia Vignolini, também do Instituto Max Planck.
“Pode ser possível desenvolver cores sustentáveis com base nos mesmos princípios usados pelos nudibrânquios.”

Se conseguirmos reproduzir esta lógica de cor sem depender de corantes e pigmentos tradicionais, poderemos aproximar-nos de soluções mais duráveis e ambientalmente responsáveis para revestimentos, impressão, têxteis e até elementos de segurança visual - tudo recorrendo sobretudo à estrutura, e não à química do “tingimento”.

Como se alguma vez conseguíssemos estar tão bem “vestidos” como um nudibrânquio.

A investigação foi publicada nos Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América.