Estrelas-do-mar controlam centenas de pés sem cérebro. Saiba como.

As estrelas-do-mar (também conhecidas como estrelas marinhas) são verdadeiras especialistas em escalada. Estes invertebrados de muitos braços deslocam-se em superfícies verticais, horizontais e até de cabeça para baixo - como se nenhum tipo de suporte fosse demasiado rochoso, viscoso, arenoso ou liso como vidro. E fazem-no sem um sistema nervoso centralizado, quanto mais um cérebro.

Um novo artigo assinado por uma equipa internacional de biólogos e engenheiros mostra que, apesar dessa ausência de controlo central, a locomoção das estrelas-do-mar é surpreendentemente engenhosa. O estudo descreve mecanismos “embutidos” que lhes permitem ajustar de forma marcante o modo de avançar consoante o desafio do momento (ou, mais literalmente, do “pé”), mantendo a eficácia mesmo quando as exigências mecânicas mudam.

Como as estrelas-do-mar se movem: pés ambulacrais e adesão

Na face inferior de cada braço existe uma sequência de pés ambulacrais (ou pódios) de funcionamento hidráulico, dispostos em filas. A parte “tubular” corresponde a um pedúnculo flexível e musculado, que faz circular fluido através do sistema ambulacrário para viabilizar o movimento; já o “pé” propriamente dito é um disco achatado e maleável na extremidade, capaz de libertar um muco adesivo rico em proteínas para se fixar às superfícies (e, possivelmente, também um muco que ajuda a descolar).

Na estrela-do-mar comum (Asterias rubens), cada braço apresenta quatro filas de pés ambulacrais. Isto significa que, para se deslocar, o animal tem de sincronizar o “trabalho” de centenas de unidades de contacto independentes - uma tarefa que, noutros grupos, costuma depender de centros de comando nervoso bem definidos.

Asterias rubens e a relação entre massa corporal e velocidade de rastejar

Os autores sublinham que, ao contrário do que se observa em muitos animais, as estrelas marinhas não exibem uma ligação simples entre massa corporal e velocidade de rastejar. Em termos gerais, corpos maiores tendem a mover-se mais devagar, e um maior número de apêndices também costuma penalizar a velocidade. Porém, em Asterias rubens, essa regra não se aplica de forma directa.

O método no vidro: ver que pés estão a “trabalhar” em cada instante

Para identificar, a cada momento, quais os pés efectivamente envolvidos na locomoção, os investigadores quantificaram alterações de luz enquanto as estrelas-do-mar se deslocavam sobre um vidro iluminado e de elevada refracção, em laboratório. Esta abordagem já tinha demonstrado utilidade para visualizar contactos de pés em insectos, outros animais e até em humanos.

Sempre que a estrela-do-mar tocava nesse vidro especial, modificava-se a forma como a luz se refractava, destacando a zona de contacto como um ponto luminoso - uma espécie de “pegada” brilhante que permitia mapear com precisão onde e quando cada pé aderira.

O que controla o “andar” sem um centro de comando?

Os resultados mostraram que as estrelas-do-mar mantinham aproximadamente o mesmo ritmo de deslocação independentemente do número de pés ambulacrais em contacto com o suporte. No entanto, quando aumentava o tempo de adesão de cada pé, a velocidade de rastejar diminuía.

Este padrão sugere que a regulação do timing de cada pé não é coordenada por uma rede central de neurónios, mas ajustada localmente através da duração do contacto em resposta à carga mecânica. Para testar esta hipótese, a equipa colocou pequenas “mochilas” com pesos nas estrelas-do-mar e avaliou de que modo o esforço adicional alterava a sua “marcha”.

As mochilas acrescentavam 25% ou 50% do peso corporal total do animal. Tal como esperado, esta carga extra elevou de forma significativa o tempo de adesão de cada pé ambulacral.

Locomoção invertida: estrelas-do-mar no “tecto”

Os investigadores analisaram ainda a locomoção invertida - isto é, o deslocamento com a estrela-do-mar a caminhar no “tecto” do seu recinto - tanto em ensaios experimentais como por simulação. Concluíram que os pés ambulacrais ajustam o comportamento de contacto quando o animal fica virado ao contrário relativamente à gravidade.

Em conjunto, estes dados indicam que as estrelas marinhas adaptam a locomoção às mudanças de exigência mecânica ao modularem as interacções entre os pés ambulacrais e o substrato, revelando uma estratégia robusta e descentralizada para atravessar terrenos diversos e difíceis.

Porque isto importa: do litoral à robótica inspirada na natureza

Este tipo de controlo descentralizado ajuda a explicar como as estrelas-do-mar conseguem explorar ambientes costeiros heterogéneos, onde a aderência e a resistência variam constantemente - por exemplo, entre rocha molhada, areia e superfícies cobertas por biofilme. A capacidade de ajustar a adesão “pé a pé” permite manter a estabilidade e reduzir o risco de desprendimento, mesmo quando a orientação face à gravidade muda.

Além disso, os princípios descritos no estudo são particularmente relevantes para a engenharia: sistemas de locomoção com muitos “módulos” que se auto-ajustam localmente podem inspirar robôs capazes de escalar ou deslocar-se em superfícies irregulares sem depender de um controlador central complexo. Em termos práticos, isto aponta para soluções mais tolerantes a falhas e mais adaptáveis a condições imprevisíveis.

A investigação foi publicada nos Proceedings of the National Academy of Sciences.