Cesto de flores de Vénus (Euplectella aspergillum) é um animal marinho que vive ancorado no fundo do oceano perto das Filipinas. Parecendo mais esculturas delicadas do que animais, estas esponjas marinhas em forma de tubo têm tipicamente 10-30 cm de altura e filtram minúsculas partículas de alimento da água do mar à medida que flui através dos seus corpos. Também conhecidas como esponjas de vidro, os seus esqueletos cilíndricos são feitos de sílica, o principal componente do vidro. Enquanto o vidro é normalmente um material frágil e quebradiço, o esqueleto da cesta de flores de Vénus é resistente e estável devido à sua composição e à sua organização. Há pelo menos seis níveis de organização no esqueleto que vão de nanômetros a centímetros de tamanho.
O esqueleto de vidro da esponja é composto por espículas, estruturas tubulares de camadas concêntricas de sílica hidratada amorfa separadas por finas camadas orgânicas, como uma massa parisiense com apenas uma taça de creme doce entre crostas escamosas. Mas estas finas camadas orgânicas vão muito longe para conferir às espículas uma resistência considerável. Mesmo o par de camarões simbióticos que vivem as suas vidas presos dentro de cada cesta de vidro tecida em Vénus não se pode romper. Ao contrário da biomineralização em outros organismos, como o abalone, a porção mineral não parece ter um padrão cristalino regular. As experiências sugerem que as camadas de sílica são constituídas por esferas coloidais de sílica com cerca de 50 a 200 nm de diâmetro, que por sua vez são constituídas por esferas menores com cerca de 2,8 nanômetros de diâmetro. Em comparação, os menores grãos de areia de uma praia (também geralmente sílica) têm cerca de 60 nm de diâmetro.
Cada espícula consiste em camadas alternadas de sílica inorgânica e compostos orgânicos, tudo em torno de um filamento proteico central. As camadas inorgânicas são feitas de nanopartículas de sílica hidratada e são relativamente rígidas. As camadas orgânicas, contudo, parecem ser mais fracas e capazes de absorver energia. Esta organização laminada de camadas rígidas e fracas alternadas pode impedir que fissuras na superfície de um espícula se espalhem profundamente no núcleo.
A um nível mais alto de organização, os espículas são dispostas em uma malha quadrada enrolada em um tubo. Esta é a forma principal da esponja de vidro. Duas estruturas separadas mas sobrepostas formam a estrutura principal, e como estas estruturas ainda se podem mover uma em relação à outra, o esqueleto pode ser flexível enquanto está crescendo. Os quadrados da grelha são reforçados por escoras que correm verticalmente, horizontalmente e diagonalmente. Estas escoras são feitas de feixes de espículas e suportam ainda mais as treliças contra forças de flexão, deslizamento e torção. As cristas helicoidais feitas de espículas se formam na superfície da estrutura em forma de tubo e se espiralam em direções opostas. Estas cristas também ajudam o esqueleto a resistir a forças de esmagamento ou torção.
Uma tampa na parte superior do cilindro impede o colapso, enquanto um feixe flexível de espículas de ancoragem mantém todo o esqueleto preso ao fundo do oceano e capaz de resistir a forças vindas do lado. Finalmente, uma matriz de sílica com pequenos espículas embutidas em todo o cimento da estrutura inteira e aumenta ainda mais a resistência.
Cada nível hierárquico de organização no esqueleto da cesta de flores de Vénus contribui para o seu desempenho mecânico global. O resultado é uma estrutura complexa que é resistente e estável apesar de seu ingrediente principal ser um material naturalmente frágil.
Para saber mais sobre estruturas hierárquicas em vários sistemas vivos, confira o estudo de caso, “Little Things Multiply Up: Hierarchical Structures” em Zygote Quarterly 9:
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