Os tubérculos de ouriço-do-mar têm padrão Voronoi

Arquitetura do tubérculo e regiões examinadas. (a) Micrografia SEM (vista superior) da placa interambulacral Paracentrotus lividus mostrando o tubérculo primário da espinha e sua variabilidade microestrutural estereoscópica. Três tipos de estereomas podem ser reconhecidos:(1) microperfurado, (2) em galeria e (3) labiríntico. Além disso, o mamelo de espinhos secundários (ms) também é mostrado. A referência topográfica da região é sublinhada por um círculo de linha contínua no qual estão indicados os poros (p) e as trabéculas (t) (setas). (b) Micro-TC da subseção da bossa do tubérculo extraída pela placa interambulacral de P. lividus mostrando (a) corte transversal, (b) corte sagital e (c) corte coronal. Crédito:Journal of The Royal Society Interface (2022). DOI:10.1098/rsif.2022.0226

Uma equipe de pesquisadores afiliados a várias instituições na Itália, trabalhando com um colega dos EUA, descobriu que os ouriços-do-mar têm formações ósseas que seguem um padrão de Voronoi. Em seu artigo publicado no Journal of the Royal Society Interface , o grupo descreve seu estudo de perto dos equinóides e o que eles aprenderam sobre a estrutura da coluna.
Os ouriços-do-mar são equinodermos espinhosos, geralmente arredondados, que pertencem à classe Echinoidea. Os espinhos da criatura marinha estão conectados a uma casca dura, que serve para proteger os órgãos muito mais macios do interior. Nesse novo esforço, os pesquisadores estavam estudando os meios pelos quais os espinhos se ligam à concha, por meio dos chamados tubérculos esqueléticos. Os pesquisadores observam que os tubérculos devem ser fortes para evitar que os predadores rasguem os espinhos da concha e, assim, acessem a concha. Para aprender mais sobre a natureza de sua força, eles analisaram amostras sob um microscópio de varredura de túnel. Os pesquisadores descobriram que a estrutura óssea que compõe os tubérculos parece estar em conformidade com um padrão de Voronoi.

Os padrões de Voronoi são criados artificialmente usando uma fórmula matemática para dividir uma determinada região em células em forma de polígono, cada uma criada em torno de certos pontos chamados sementes. Para criar o padrão, que se parece um pouco com um favo de mel (que também segue um padrão de Voronoi, assim como algumas asas de libélula), as células são criadas seguindo a regra do vizinho mais próximo, que determina que qualquer ponto dentro de uma célula está mais próximo do seu. semente do que a qualquer outra semente.

Para descobrir o quão próximo os tubérculos estão de acordo com o padrão de Voronoi, os pesquisadores pegaram imagens de uma seção e compararam com imagens geradas por computador que seguem exatamente o padrão e encontraram uma correspondência de 82%.

Os pesquisadores sugerem que o padrão evoluiu nos tubérculos para fornecer ao ouriço-do-mar a melhor combinação possível de força versus peso. Eles também sugerem que a forma como o padrão se desenvolveu no ouriço-do-mar pode fornecer um modelo para a criação de objetos úteis para os humanos – capas para sensores, por exemplo, que são fortes e leves. + Explorar mais