A pele do tubarão-peregrino e as escamas em forma de presa que ajudam a abrir a boca

A pele do tubarão-peregrino é revestida por escamas em forma de presa, tão grandes e dispostas de um jeito tão incomum que os investigadores suspeitam que elas sejam essenciais para explicar como o animal consegue escancarar a enorme boca na hora de se alimentar.

Um novo estudo mostrou que essas escamas se juntam em agrupamentos bem compactos, separados por dobras de pele “pelada” que se esticam quando as mandíbulas se abrem.

Na maioria dos tubarões, o corpo é coberto por escamas minúsculas orientadas para a cauda, formando uma superfície lisa feita para reduzir o arrasto na água.

O tubarão-peregrino, porém, trocou essa solução por outra que dobra e estica. Para os autores, isso indica que a pele dessa espécie se moldou mais às exigências da alimentação do que à velocidade. E o padrão pode inspirar engenheiros a criar materiais que precisem ser, ao mesmo tempo, resistentes e flexíveis.

Uma descoberta acidental

A observação começou a partir de uma pergunta diferente: a equipa queria investigar as estruturas de filtração dentro da boca de tubarões-peregrinos encalhados.

Quem liderou o trabalho foi Mike Schindler, doutorando no laboratório de Mason Dean, na Universidade da Cidade de Hong Kong.

O rumo da investigação mudou assim que eles tocaram na pele. Enquanto outros tubarões costumam ter uma superfície firme, porém lisa, a pele do tubarão-peregrino agarrava e rasgava as luvas dos investigadores.

“Quando tocámos a pele do tubarão-peregrino com luvas, elas rasgavam rapidamente”, disse Schindler. Para a equipa, esse rasgo era um sinal de que as escamas não estavam deitadas e alinhadas para trás, na direção da cauda, como acontece normalmente.

Os tubarões-peregrinos estão entre os maiores peixes do oceano, perdendo em tamanho apenas para o tubarão-baleia, e podem ultrapassar 30 pés (9 metros).

Como a espécie é ameaçada de extinção e raramente aparece disponível para estudo, o grupo recorreu a uma combinação de exemplares reais de museu e modelos digitais para extrair o máximo de informação possível de cada espécime.

“Blocos de pavimentação” em forma de presa

A “armadura” dos tubarões é feita de dentículos dérmicos - escamas semelhantes a pequenos dentes, com o mesmo tipo de esmalte e polpa encontrados nos dentes.

Na maior parte das espécies, esses dentículos são microscópicos e inclinados na direção da cauda, num arranjo liso que durante muito tempo se assumiu ser ideal para o animal deslizar pela água. Ainda assim, um estudo que testou pele real de tubarão indicou que a história do arrasto é mais complexa do que essa explicação simples.

No tubarão-peregrino, o padrão foge de todas as regras. Os dentículos são gigantes para os padrões de tubarões: chegam a cerca de 0,02 polegadas (0,5 mm) de largura, grandes o suficiente para serem vistos a olho nu.

Além disso, a forma deixa de ser o “gancho” achatado típico e passa a lembrar uma presa. E essas “presas” apontam em direções aparentemente aleatórias, em vez de se alinharem para trás.

Agrupadas em blocos compactos

O mais estranho, porém, foi a maneira como as escamas se organizam. Em vez de se distribuírem de forma uniforme, as “presas” aparecem reunidas em blocos densos, que a equipa chamou de blocos de pavimentação.

Esses blocos ficam especialmente concentrados nas áreas em que o corpo dobra e se deforma quando o tubarão se move. Entre eles, surgem faixas de pele nua - sem escamas.

Outra particularidade reforça o quão singular é esse padrão: os dentículos de tubarões, em geral, mudam de forma ao longo do corpo, da cabeça à cauda. No tubarão-peregrino, por outro lado, os dentículos parecem muito parecidos por toda a extensão, deixando a superfície mais enrugada e dobrada do que lisa.

Esticar para conseguir comer

A forma como o tubarão-peregrino se alimenta ajuda a entender por que uma pele elástica pode ser mais vantajosa do que uma superfície lisa. Ele nada devagar com a boca aberta, atingindo cerca de 3 pés (0,9 metros) de largura.

Enquanto nada, deixa a água do mar entrar e sair pelas brânquias, onde estruturas em forma de “pentes”, chamadas de rastros branquiais, filtram os pequenos animais de que ele depende.

É uma alimentação por filtração baseada na força do movimento. Um indivíduo grande empurra mais de 100.000 galões (378.500 litros) de água pela boca a cada hora.

Para que isso funcione, boca e garganta insuflam e depois se fecham repetidas vezes. Esse abre-e-fecha deforma a cabeça muito mais do que os tubarões velozes costumam deformar o próprio corpo.

Como as dobras funcionam

É nessa “insuflação” constante que os blocos de pavimentação parecem cumprir a sua função. Os agrupamentos de escamas ficam separados por dobras lisas e elásticas, permitindo que a pele se abra ao longo desses intervalos quando a boca se alarga.

Quando as mandíbulas relaxam, as dobras voltam a aproximar-se e a recolher-se. Testes de estiramento e varreduras em 3D sustentaram a hipótese de que essas dobras deixam a pele esticar muito mais do que uma superfície totalmente blindada conseguiria.

Os blocos também se encaixam de maneira engenhosa. Com a boca fechada, as escamas na borda de cada bloco se dobram por cima dos vãos sem escamas e se entrelaçam com as vizinhas. Assim, a pele fica “selada”, sem deixar partes moles expostas.

Esse equilíbrio entre elasticidade e cobertura combina com o que outras pesquisas já indicaram sobre o interior desses tubarões: a boca funciona como um filtro ajustado, e não como uma simples peneira.

Uma troca evolutiva

Para investigar de onde veio essa pele tão particular, a equipa recorreu ao registo fóssil, comparando os dentículos gigantes com os de parentes extintos do tubarão-peregrino. O padrão parece ter raízes antigas.

Essas escamas incomuns aparecem ao mesmo tempo que os primeiros sinais de anatomia associada à alimentação por filtração. Isso sugere que a pele e o estilo de alimentação evoluíram juntos, à medida que esses tubarões passaram a explorar uma dieta de plâncton à deriva.

O facto de nadar devagar pode ter sido decisivo. Um tubarão rápido precisa manter as escamas “travadas” num arranjo liso que reduz o arrasto; já a lentidão do tubarão-peregrino teria relaxado essa exigência.

Único até entre os seus parentes

Outros estudos com tubarões de natação lenta também encontraram dentículos que se afastam do padrão organizado e de baixo arrasto.

“Suspeitamos que, devido à baixa velocidade de natação desta espécie, os dentículos foram libertados de uma restrição”, disse Schindler - o que teria deixado a pele livre para assumir novas funções: esticar para permitir a abertura da boca e, ao mesmo tempo, ajudar a manter parasitas fora das dobras.

O que surpreendeu a equipa foi o quanto o tubarão-peregrino se distingue, mesmo quando comparado com parentes próximos. O seu parente vivo mais próximo, o tubarão-mangona, tem escamas comuns.

O mesmo vale para outros grandes filtradores, como o tubarão-boca-grande, que também retém plâncton de forma semelhante. Até agora, essa pele em “blocos de pavimentação” parece ser exclusiva do tubarão-peregrino.

Lições para engenheiros

Um material que permaneça rígido numa direção, mas consiga esticar livremente noutra, é exatamente o tipo de desafio que engenheiros tentam resolver. O tubarão-peregrino sustenta essa combinação há milhões de anos.

Os investigadores veem a pele do animal como um modelo para desenvolver materiais desse tipo, incluindo roupas desportivas elásticas e curativos médicos que acompanham os movimentos do corpo sem rasgar.

O estudo também deixa claro que a pele de tubarão pode ser muito mais do que uma “casca” feita para cortar o arrasto.

Antes deste trabalho, as escamas superdimensionadas em forma de presa e o seu agrupamento peculiar no tubarão-peregrino nunca tinham sido mapeados com esse nível de detalhe. E ninguém tinha relacionado as dobras lisas entre os blocos com a capacidade do animal de abrir a boca tão amplamente.

Com isso, a imagem básica mudou: durante muito tempo, a armadura de um tubarão foi interpretada como apenas uma ferramenta para se mover pela água com eficiência. Ela também pode funcionar como uma pele elástica desenhada em torno do ato de se alimentar.

Esse mesmo desenho pode vir a ser tão útil numa bancada de engenharia quanto tem sido no oceano aberto.