O INCRÍVEL FIO DA TEIA DE ARANHA

      Há muito tempo o ser humano se encanta com a habilidade da aranha em tecer suas teias e a extraordinária resistência e elasticidade do seu fio. Uma lenda indiana, contada por Malba Tahan, ilustra esse antigo encanto. Foi por temer a "enganadora fraqueza" do fio da aranha que Kandata, o facínora, perdeu a sua chance de salvar-se da "região sombria dos eternos suplícios".

      Kandata estava sendo alçado desse mundo infernal pelo fio da aranha, oferecido a ele por extrema generosidade divina, como recompensa pelo seu único ato bom na vida: certa vez, andando por um bosque, desviou o passo para não pisar uma pequenina aranha. No entanto, temeroso da resistência do fio, o bandido impediu que outros condenados também se pendurassem nele e se livrassem das profundezas do inferno. Como castigo, o fio se rompeu e, como diz Malba Tahan, embora "forte bastante para levar ao céu milhares de criaturas arrependidas de seus crimes, o fio não resiste ao peso do egoísmo que a maldade insinuara num coração". O Homem-Aranha - a lenda moderna das revistas em quadrinhos e do cinema - expressa ainda de forma mais explícita o mesmo encanto do homem por esse fantástico fio.

Utilização do fio natural

      A utilização dos fios de aranha na sua forma natural não é nova. Eles foram usados antigamente nos retículos de lunetas astronômicas, em micrômetros e outros instrumentos óticos. Algumas tribos da América do Sul empregam as teias de aranha para estancar hemorragias em feridas. Pescadores da Polinésia usam o fio da aranha Nephila, exímia tecedeira, como linha de pescar. Em Madagáscar, nativos capturavam essas aranhas e obtinham rolos de fios para fabricar tecidos de cor amarelo-dourada. Também já se tentou produzir tecido a partir de fios obtidos de casulos, mas a atividade não resultou prática ou econômica, sobretudo porque a quantidade de fio produzida pelas aranhas é reduzidíssima. Por isso, os pesquisadores atualmente buscam conhecer a natureza microscópica desse fio para poder sintetizar, a partir de células modificadas de outros animais, um fio com as mesmas propriedades do fio da aranha.

As incríveis propriedades do fio da aranha

    

        As aranhas secretam pelo menos sete tipos diferentes de fios: alguns para as diferentes partes da teia, outros para formar casulos e o mais resistente de todos, pelo qual a aranha se pendura e pode se deslocar levada pelo vento, conhecido como dragline, denominação, em inglês, do cabo de aço que liga o rebocador ao navio.

       A resistência e elasticidade são as características mais extraordinárias do dragline. Ele é tão resistente como o aço e ligeiramente inferior ao Kevlar, material plástico com o qual se fazem coletes a prova de balas. Pode alongar-se em 30 a 50 % do seu comprimento sem romper-se, e essa elasticidade é comparável à da borracha. Esse conjunto único de propriedades torna o fio da aranha mecanicamente superior a qualquer outro fio natural ou artificial. Além de todas essas características, ele é completamente biodegradável, qualidade extremamente desejável hoje em dia, e que a maioria dos materiais plásticos não tem.

      Em abril de 2003, pesquisadores da equipe de Emin Oroudjev, do departamento de física da Universidade da Califórnia, publicaram o resultado de uma pesquisa inédita com outro fio da teia de aranha, o fio de captura, utilizado pela aranha para fazer a amarração em espiral dos fios radiais da teia. Esse fio tem a mesma resistência do aço, como o dragline, mas a sua elasticidade é incrivelmente maior - ele pode esticar 1.000%, ou seja, dez vezes o seu comprimento inicial. É essa elasticidade que, associada à sua resistência, permite que a teia de aranha capture um besouro em pleno vôo, algo equivalente a uma rede de fios de aço de pouco mais de meio centímetro de diâmetro capturar um Boeing 747 a 900 km por hora.

Um novo instrumento de pesquisa: o microscópio de força atômica

      A pesquisa tem dois aspectos importantes. Um, que poderíamos chamar de mundano, mostra a nova imagem do físico e, por extensão, da ciência contemporânea. Helen Hansma, pesquisadora líder de uma das equipes dessa pesquisa, destacou o curioso quadro de formandos e pós-graduandos em física sentados diante de um aquário observando aranhas -- prazerosamente ao que lhe parece. "Eu os chamo de 'físicos trabalhando'.", diz ela. Talvez essa seja uma das mais significativas imagens da interdisciplinaridade característica da pesquisa científica nos dias atuais.

      Mas o aspecto inovador que permitiu um salto significativo na descoberta de características biofísicas do fio da aranha, foi a utilização do microscópio de força atômica, cuja sigla em inglês é AFM (de Atomic Force Microscope). Originalmente, esse microscópio foi criado para o estudo de superfícies e deu aos seus criadores - Ernst Ruska e Gerd Binnig, alemães, e Heinrich Rohrer, suíço - o Prêmio Nobel de Física de 1986. Trata-se de uma espécie de detector que analisa a luz refletida de um feixe de laser que varre a superfície a ser examinada. Pela variação das caraterísticas ondulatórias dos sinais luminosos recebidos pelo detetor, o microscópio mapeia a superfície. Esse equipamento é extremamente valioso na análise das propriedades mecânicas de uma superfície, como o atrito, rugosidade, dureza, rigidez, elasticidade e resistência.

      Para examinar o fio da aranha, no entanto, os pesquisadores utilizaram uma variação desse microscópio, o MFP, sigla em inglês de Molecular Force Probe, que significa sonda de prova molecular. Esse microscópio é ainda mais sensível que o AFM e tem maior capacidade de ampliação, o que o torna especialmente adequando ao mundo das dimensões nanométricas.

Resultados obtidos

      Os pesquisadores descobriram que o fio de captura é formado por uma malha de fibras na forma de polímeros - compostos formados de sucessivas aglomerações de grande número de moléculas fundamentais, idênticas - formados de proteínas cuja estrutura ainda não é bem compreendida. Essa estrutura dá ao fio um inacreditável comportamento mutante: quando relaxado, ele forma uma espiral compacta; quando esticado ou tracionado, ele se transforma numa estrutura de elos encadeados. É como uma mola espiral que, ao ser tracionada, transforma-se numa corrente: cada elo da espiral passa a ser o elo de uma corrente.

      Essa transformação ocorre mediante uma sucessão de transições abruptas decorrentes, ao que parece, de rompimentos contínuos na estrutura do fio. No entanto, quando o tracionamento cessa e o fio recupera o comprimento inicial, essas ligações são refeitas e o fio volta a ter exatamente as mesmas características. Em outras palavras, é como uma espécie de mola inteligente que se quebra para formar as cadeias de uma corrente quando necessário, ou seja, quando puxada além de sua capacidade elástica e, assim que essa necessidade deixa de existir, se regenera integralmente.

      Tal característica dá ao fio um comportamento elástico único em relação às molas mecânicas comuns. Ele não obedece à lei de Hooke, segundo a qual o alongamento de uma mola é linear, ou seja, diretamente proporcional à força que a traciona: força dobrada, alongamento dobrado; força triplicada, alongamento triplicado. O fio de captura da aranha tem um comportamento elástico exponencial; ou seja, quando a intensidade da força de tração dobra, o alongamento do fio pode aumentar em até seis vezes. Para explicar essa elasticidade, os pesquisadores propõem um modelo mecânico segundo o qual esses fios não formariam uma única mola, mas associações mistas de molas em série e em paralelo. Para pequenos alongamentos, prevaleceriam as associações em série; para alongamentos maiores, quando começa a ocorrer a transição espiral-corrente, predominariam as associações em paralelo.

Atualidade e perspectivas futuras

         Mas é claro que não é apenas para conhecer a estrutura que se pesquisa o fio da aranha. O objetivo é muito mais ambicioso: sintetizar esse fio artificialmente. As aplicações seriam inúmeras e o retorno financeiro extraordinário. Alguns resultados do estudo sobre o dragline já foram obtidos. Uma empresa canadense, a Nexia Biotechnologies, já produz um fio sintético baseado nesse fio da aranha, com patente e marca registrada. Trata-se do BioSteel (aço biológico), cinco vezes mais resistente do que o aço (deve entrar no mercado ainda em 2003). Segundo Jeffrey Turner, executivo dessa empresa, o fio "parece um fio de seda, é brilhante, flexível; uma combinação maravilhosa de força e resistência." A matéria-prima para a cópia desse fio foram células epiteliais modificadas de vacas e hamsters, e a expectativa é obter maiores quantidades do material a partir de proteínas do leite de cabras transgênicas.

      Os pesquisadores brasileiros da Embrapa também estão envolvidos nessa linha de pesquisa e têm esperanças de chegar a resultados pioneiros na produção desses novos materiais. Nesse caso, ao contrário da maioria dos campos de pesquisa em que competimos com outros países mais adiantados, temos a vantagem da nossa rica biodiversidade, capaz de oferecer uma imensa variedade de aranhas para nossas pesquisas.