Como o Physarum polycephalum escapa de armadilhas de luz azul

Os bolores de lodo são seres escorregadios e meio indefinidos.

Eles não são bolores “de verdade”. E também não são fungos. Na maior parte do ciclo de vida, aparecem como plasmódios ou como amebas, e não se deixam limitar pelas estruturas rígidas que organizam tantas outras formas de vida.

Além disso, esses organismos ficaram famosos por exibirem - de algum modo, sem cérebro e nem sequer um sistema nervoso - comportamentos que dá para chamar de inteligentes.

O que, então, coordena esse movimento coletivo? Existe mesmo uma força central a comandar tudo?

Um estudo recente indica que sim - mas provavelmente não do jeito que você imagina.

O que são bolores de lodo e por que parecem “inteligentes”

O bolor de lodo mais conhecido - e personagem de inúmeros testes científicos - é o Physarum polycephalum, de cor amarelo-vivo. O nome científico pode ser entendido, de forma aproximada, como “a pequena bolha com muitas cabeças”.

A descrição faz sentido: quando está na forma de plasmódio, o seu “plano corporal” unicelular se parece, na prática, com um grande saco cheio de núcleos e uma massa gelatinosa.

Esse modo de vida ramificado e amorfo torna o organismo fisicamente mais móvel do que os fungos com os quais já foi confundido. Quando o P. polycephalum fica sem alimento, ele consegue rastejar até o próximo tronco úmido e nutritivo.

Só que essa locomoção incomum não é uma busca às cegas. Os bolores de lodo conseguem resolver labirintos para chegar à comida e, depois, lembrar o caminho para reencontrá-la.

De modo geral, também parecem “tomar decisões”, optando por uma ação específica em vez de alternativas.

Pesquisadores da Alemanha e dos Estados Unidos agora começaram a esclarecer como pode funcionar essa tomada de decisão descentralizada.

Como o P. polycephalum não possui cérebro nem sistema nervoso, “tomada de decisão”, neste contexto, tem um sentido bem diferente do usado em estudos de comportamento animal.

Ainda assim, o fenômeno ajuda a entender como sistemas sem neurónios conseguem ajustar o comportamento sem precisar de um comando centralizado, de cima para baixo.

Armadilhas de luz azul de 470 nm: como o experimento funciona

O bolor de lodo tem forte aversão à luz azul. Por isso, dá para “aprisioná-lo” com uma barreira feita apenas por feixes luminosos a 470 nm.

Mesmo assim, como mostram as imagens do novo trabalho, quando está faminto ele tenta romper essas barreiras de luz azul para buscar alimento, emitindo pequenas protuberâncias localizadas na tentativa de encontrar uma passagem.

Nos instantes que antecedem a fuga, o organismo parece borbulhar, fermentar, estremecer e pulsar - até avançar para fora e se libertar dos limites da armadilha.

"Ao contrário de sistemas neurais, o P. polycephalum depende de contrações peristálticas rítmicas para impulsionar fluxos internos e redistribuir massa, o que lhe permite adaptar-se ao ambiente", explicam a física biológica Lisa Schick, da Universidade Técnica de Munique, e colegas no relatório dos resultados.

"No entanto, embora estudos anteriores tenham se concentrado nos resultados dessas decisões, os princípios mecânicos subjacentes que governam essa realocação de massa permanecem desconhecidos."

Com armadilhas de luz azul, Schick e a equipa analisaram os caminhos seguidos pelo P. polycephalum quando colocado diante de uma situação de vida ou morte.

As armadilhas lembram folhas de estêncil geométrico como as usadas na infância.

A luz azul incide sobre a superfície de gel de ágar, interrompida por aberturas: áreas sem luz que assumem diferentes formas geométricas bidimensionais (como triângulo, quadrado ou hexágono).

Os cientistas colocaram bolores de lodo famintos nessas regiões escuras, deixando-os presos - mas só por algum tempo.

Impulsionados pela fome, em cerca de uma hora os organismos começaram a crescer e, com vigor, expandiram a rede densa de túbulos para explorar e ocupar a armadilha.

Durante essa fase de exploração, o movimento é comandado por uma espécie de corrente citoplasmática local: um fluxo de fluido celular empurrado por contrações moleculares.

De forma hesitante, à procura de comida e de saída, os bolores estenderam pequenas protuberâncias em todas as direções para dentro do campo de luz azul. A maioria foi retraída rapidamente, mas algumas avançaram tanto que acabaram por encontrar um caminho de fuga.

"Pequenas protuberâncias surgem por toda a fronteira da armadilha (protuberâncias de exploração), mas as fugas só acontecem perto do eixo mais longo dentro da forma", explicam os investigadores.

Por “eixo mais longo”, eles querem dizer a maior linha possível que se pode traçar atravessando a figura. Isso soa contraintuitivo: por que escolher o percurso mais comprido, e não o mais curto?

Contrações peristálticas e fluxos internos: a mecânica da fuga

Para os autores, a resposta tem ligação com a maneira como o bolor de lodo se coloca em movimento.

"Somente com o passar do tempo o organismo acaba por se fixar no modo de contração mais eficiente para o transporte, o que coincide com a fuga", afirmam os investigadores.

Lembra das contrações rítmicas?

Cada vez que o bolor de lodo testa uma rota de saída, ele, na prática, reorganiza o próprio corpo, deixando que as contrações peristálticas se propaguem por toda a sua estrutura até encontrar a forma mais eficiente de deslocamento.

Quanto mais longo é o trajeto, maior a pressão que essas contrações peristálticas conseguem acumular - o que permite empurrar, de uma só vez, uma porção maior da sua massa gelatinosa para fora.

"A forma da armadilha acaba por determinar o modo mais eficiente para o transporte, permitindo que a pressão se acumule ao longo do eixo mais longo e impulsione a fuga do plasmódio", explica a equipa.

Assim, embora pareça que o bolor de lodo está “decidindo” para que lado ir, o estudo sugere que o resultado depende, na verdade, de processos mecânicos baseados em fluxos de fluido.

"Nossas descobertas oferecem percepções sobre a mecânica da tomada de decisão em organismos não neurais, lançando luz sobre como sistemas descentralizados processam restrições ambientais para impulsionar um comportamento adaptativo", concluem Schick e a equipa.

A pesquisa foi publicada na PRX Life.