Nova pesquisa: o papel da água na velocidade de contração muscular em diferentes organismos

São PauloUm estudo realizado pela Universidade de Michigan revela que o movimento da água nas fibras musculares influencia a velocidade de sua contração. Os pesquisadores Suraj Shankar e L. Mahadevan desenvolveram um modelo que demonstra como o comportamento dos fluidos dentro das fibras musculares determina seus limites de velocidade. Os músculos são compostos majoritariamente por água, cerca de 70%. Estudos anteriores focaram nas ações das moléculas, ao invés da resposta geral das fibras musculares. Este novo estudo oferece uma perspectiva diferente sobre como o fluido se move pelas fibras musculares e impacta sua elasticidade.

Principais Descobertas:

• O movimento de fluidos dentro das fibras musculares afeta a velocidade de contração.
• O músculo possui uma "elasticidade ímpar," permitindo a geração de força a partir de deformações tridimensionais.
• Esse modelo de movimento de fluidos pode explicar ações musculares rápidas tanto em pequenos quanto em grandes organismos.
• Em pequenos insetos, os fluxos de fluidos limitam a velocidade de contração, diferentemente de animais maiores, onde o controle neuronal prevalece.
• O músculo funciona como uma "esponja ativa," movendo água durante as contrações.
• O músculo pode violar a lei da conservação de energia, funcionando como um motor em vez de uma simples faixa elástica.

O estudo examina os músculos de diferentes animais. Cascavéis utilizam o controle nervoso para movimentos rápidos de cauda, enquanto insetos como mosquitos usam fluidos nos músculos para bater asas rapidamente. Isso demonstra que criaturas menores com movimentos muito rápidos dependem da mecânica dos fluidos em seus músculos.

Os Músculos e a Água: Uma Nova Perspectiva

Os músculos são compostos por proteínas, núcleos, organelas e motores moleculares, todos imersos em água. Essa estrutura rica em água se comporta de maneira diferente do que entendíamos antes. Quando os músculos se contraem, eles deslocam a água ao redor, o que influencia a velocidade de seus movimentos.

Os músculos funcionam de maneira diferente das faixas elásticas ao se contrair. Em vez de conservar energia, eles geram energia por meio de mudanças constantes em sua forma, um processo conhecido como "elasticidade estranha." Essa ideia altera a forma como entendemos o funcionamento dos músculos.

Essas descobertas podem ajudar a criar atuadores macios melhores, músculos artificiais que se movem mais rapidamente e materiais que mudam de forma. Os músculos artificiais modernos são lentos porque precisam de algo externo para gerar movimento. Se entendermos mais sobre como o fluido muscular funciona, os músculos artificiais poderão responder mais rápido. Além disso, considerar os músculos como materiais complexos em vez de meras partes pode nos ajudar a entender melhor como os animais se movem.

O modelo proposto por Shankar sugere que não devemos analisar os músculos apenas em um nível molecular. Ele destaca a importância de considerarmos a natureza fluida e a estrutura global dos músculos. Esta perspectiva mais ampla é crucial para compreender plenamente o funcionamento dos músculos e aplicar esse conhecimento de maneira prática.

Este estudo desafia as ideias atuais sobre o funcionamento dos músculos e incentiva mais pesquisas sobre sua biologia e física. Futuras investigações com base nesses resultados podem revolucionar nosso entendimento da função muscular e levar ao desenvolvimento de novas tecnologias.