Como a casca do ovo aprisiona a luz e muda a leitura de embriões

Já tentou olhar o interior de um ovo ainda não eclodido com uma luz forte para verificar se há um embrião? Esse hábito pode indicar se o ovo foi fecundado ou não, mas dificilmente revela muito além disso.

Incubatórios lidam com quantidades impressionantes. Só as instalações europeias incubam cerca de oito mil milhões de ovos de galinha por ano - e nem todos acabam sendo aproveitados.

Em raças de postura, os pintos machos não produzem ovos e crescem devagar demais para a produção de carne; por isso, mais de 300 milhões são mortos pouco depois de nascer, apenas na Europa.

Defensores dos direitos dos animais contestam essa prática, mas hoje não existe uma forma de determinar com certeza o sexo de um embrião ainda dentro do ovo.

Uma estratégia recente - que consiste em iluminar um ovo intacto e registar como a luz se comporta - pode ajudar a enfrentar parte desse problema.

A luz dentro dos ovos percorre caminhos complexos

Há muito tempo a luz é usada para inspecionar ovos, desde a técnica de colocar uma chama por trás da casca até aos scanners modernos em linhas de produção. O que esses métodos normalmente não capturam é o percurso que cada feixe segue depois de entrar no ovo.

O ovo de galinha tem propriedades óticas complexas e, segundo Lennard van den Tweel, investigador da empresa de tecnologia para incubatórios HatchTech B.V., nos Países Baixos, e um dos autores do estudo, a forma como a luz migra no interior tem sido em grande parte negligenciada em pesquisas.

A luz demora demasiado para atravessar um ovo

A equipa aplicou um método chamado espectroscopia ótica difusa no domínio do tempo (time-domain diffuse optical spectroscopy), ou TD-DOS, que mede quanto tempo as partículas de luz levam para cruzar uma amostra.

Eles fizeram passar luz no infravermelho próximo por ovos inteiros e observaram os fotões permanecerem muito mais tempo do que o esperado - alguns por até oito nanossegundos.

Uma demora assim pareceu incompatível com um objeto de apenas alguns centímetros de largura. Um pedaço de tecido comum com tamanho semelhante deixaria a luz atravessar em uma fração desse tempo.

Não era um brilho, afinal

A primeira hipótese foi o pigmento. Cascas castanhas contêm um composto capaz de absorver luz e depois libertá-la como um brilho fraco, num processo chamado fluorescência, que em teoria poderia prolongar o sinal.

Para verificar isso, a equipa colocou filtros óticos diante do detetor para capturar qualquer luz reemitida. Os fotões que chegaram tinham o mesmo comprimento de onda da luz incidente, o que mostrou que os longos atrasos não tinham relação com um brilho.

Uma casca que aprisiona a luz

Com o pigmento descartado, a explicação apontou para a própria casca. Depois de a equipa dissolver a casca com ácido, a gema e a clara restantes libertaram luz rapidamente, o que indicou diretamente a casca como a responsável.

A face interna da casca espalha e reflete a luz com tanta intensidade que os fotões continuam a ricochetear de volta para dentro do ovo. Cada ponto dessa superfície funciona como uma pequena fonte adicional, reenviando luz através do conteúdo repetidas vezes.

Os cientistas chamam isso de esfera integradora, o mesmo princípio por trás de instrumentos de laboratório feitos com cavidades tipo espelho. Um ovo de galinha, ao que parece, é uma versão natural desse conceito.

Fotões percorrem quase dois metros

A luz aprisionada continua a atravessar o interior, varrendo tudo o que há dentro antes de finalmente escapar.

“Ficámos impressionados com a eficiência com que a casca do ovo aprisiona fotões. Dois metros é um comprimento de caminho muito grande, não facilmente igualado por outros materiais naturais”, disse Vamshi Damagatla, autor do estudo e investigador de pós-doutoramento no Politecnico di Milano.

Percorrer dois metros dentro de uma casca de quatro centímetros é um feito notável. A casca reflete cerca de 91 por cento da luz que atinge a sua parede interna, mantendo os fotões em circulação por muito mais tempo do que a maioria dos materiais conseguiria.

A luz ajuda a “ler” o ovo por fora

Como a luz atravessa os componentes do ovo muitas vezes, ela carrega informação sobre tudo o que encontra pelo caminho. Isso permitiu à equipa analisar gema e clara sem precisar quebrar a casca.

A gema flutuante teve um papel útil. Por ficar mais próxima da parte superior, ela bloqueou feixes diretos e obrigou a luz a vaguear pelo interior, funcionando de modo semelhante ao defletor existente dentro de uma esfera de laboratório.

Acompanhar oito dias de crescimento

A equipa mediu cinco ovos antes da incubação e voltou a medi-los após oito dias de aquecimento. Ao longo desse período, tanto a absorção quanto o espalhamento da luz aumentaram.

Esse aumento é compatível com a construção inicial de um embrião, à medida que o sangue se forma e os tecidos começam a ganhar estrutura. Conseguir ler essas mudanças do lado de fora sugere uma forma de acompanhar o desenvolvimento sem prejudicar o pinto.

Por que outros métodos com luz ficam desfocados

O ricochete da luz, porém, tem um custo. Cientistas vêm a explorar duas técnicas relacionadas - espectroscopia Raman e espectroscopia de fluorescência - para distinguir embriões machos e fêmeas dentro do ovo.

Ambas dependem de uma temporização muito precisa, e a luz aprisionada alarga essa temporização. Nos testes da equipa, sinais que deveriam aparecer instantaneamente acabaram distribuídos ao longo de vários nanossegundos, algo que qualquer ferramenta futura terá de considerar.

Van den Tweel observa que as propriedades óticas “complexas e invulgares” dos ovos exigem mais trabalho, com outros métodos, antes que a equipa consiga “desembaralhar” totalmente os dados e refinar a técnica.

Uma casca moldada pela sobrevivência

A refletividade que aprisiona a luz pode não ser mero acaso.

“A natureza altamente dispersiva da casca dos ovos de aves pode ter evoluído para proteger o embrião da luz ultravioleta ou reduzir a dissipação de calor quando os pais saem para procurar alimento”, explicou Damagatla.

Se o efeito também ocorrer em comprimentos de onda mais longos, associados ao calor, uma casca que retém radiação poderia ajudar a manter o embrião aquecido enquanto um dos progenitores está ausente. A equipa trata isso como uma questão em aberto, que merece ser investigada.

Para onde este trabalho aponta agora

O plano, a partir daqui, é observar como os efeitos da luz variam ao longo de todo o desenvolvimento do embrião e medir separadamente cada parte do ovo. Depois, um modelo computacional mais detalhado poderá converter as leituras em números robustos sobre fecundidade e sexo.

“Este fenómeno, anteriormente não observado, pode ajudar a investigar o conteúdo do ovo de forma não invasiva mesmo durante o desenvolvimento do embrião em ovos fecundados e incubados, enfrentando o dilema ético do abate de pintos machos”, afirmou van den Tweel.

Com uma ferramenta assim, incubatórios poderiam avaliar um ovo muito antes de qualquer pinto nascer. Para um setor pressionado a acabar com o abate, essa possibilidade tem um peso real.