As renas são amadas em todo o mundo por seus olhos escuros e expressivos, chifres majestosos e associação mágica com o Papai Noel. O momento em que você aprende a verdade fria e dura de como os presentes de Natal chegam debaixo da árvore é angustiante que arruina muitas infâncias. Mas as renas são mais especiais do que seu cínico irmão mais velho ou colegas de classe fariam você acreditar.
A rena do Ártico, como seu principal predador, o lobo, está incrivelmente bem adaptada ao seu lar nevado, onde as condições de inverno podem ver as temperaturas caírem para -50°C e baixos níveis de luz do dia. As renas têm uma segunda camada de pêlo e cascos largos em forma de meia-lua que as mantêm estáveis ​​e permitem que elas cavem na neve. E como nosso novo Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences O estudo mostra que seus olhos sofrem mudanças físicas à medida que as estações mudam, o que lhes permite ver claramente no longo crepúsculo de inverno.

O meio do inverno no Ártico é escuro ou crepúsculo, quando o sol está abaixo do horizonte, o dia todo. As renas precisam encontrar e descobrir sua comida de inverno, o líquen, escovando o chão coberto de neve com seus cascos, galhadas e focinhos. Os líquenes são abundantes no Ártico – uma fonte de alimento ideal que as renas podem encontrar onde quer que vão.

Crepúsculo é especial

As renas se alimentam no crepúsculo quando os lobos caçam. No entanto, o crepúsculo tem uma propriedade única que o distingue do dia ou da noite:é extremamente azul, contendo muito pouco verde, amarelo e laranja.

Isso porque, iluminada por um sol abaixo do horizonte, a camada de ozônio da Terra atua como um filtro que atravessa o céu, que no crepúsculo absorve quase toda a luz, exceto a azul. A luz solar percorre uma distância maior através da atmosfera, passando horizontalmente pela camada de ozônio. Este azul ozônio é diferente do azul claro do céu diurno, que é causado pela dispersão da luz solar pelas moléculas do ar.

Embora os artistas chamem esse momento após o pôr do sol de "A Hora Azul", tendemos a não perceber porque nossos olhos se adaptam à cor que muda lentamente. À medida que a escuridão se aproxima, nossa visão muda de depender dos receptores de cone que nos dão visão de cores para usar os bastonetes mais sensíveis, que são daltônicos. No inverno, o crepúsculo pode durar mais de um terço do dia em habitats polares.

Lobos e renas melhoram sua sensibilidade ao crepúsculo do Ártico com um "espelho" atrás da retina. Quando a luz entra no olho e passa pela retina, nem toda é detectada e absorvida por neurônios especializados chamados fotorreceptores. O espelho, em vez disso, reflete de volta através da retina pela segunda vez, quando mais luz será detectada. A rena vê uma imagem que é mais brilhante, mas um pouco mais embaçada porque o espelho espalha alguma luz lateralmente, um pouco como um vidro embaçado.

Esta é uma vantagem com pouca luz porque o animal depende mais do contraste visual e do movimento do que da nitidez visual. O espelho, chamado de tapetum lucidum (tapete brilhante), evoluiu independentemente em muitos animais. Exceções importantes incluem humanos e aves de rapina, que precisam de imagens nítidas.

Olhos que mudam com as estações

Nosso estudo comparou os olhos de renas que morreram durante o verão com espécimes de renas que morreram no inverno.

Ele mostrou que os olhos de rena sofrem uma mudança sazonal única em seu tapete e mudam de cor, refletindo a luz ouro-turquesa no verão e espelhando o azul profundo no inverno. Tanto o pelo de líquen quanto o de lobo refletem menos azul do que outras cores, então parecem escuros contra a paisagem coberta de neve.

O tapete de uma rena usa a mesma estrutura que faz as penas iridescentes do pavão, as asas azuis brilhantes da borboleta Morpho e os flashes de cor da gema opala. Isso é chamado de coloração estrutural.

No tapete de renas, essas estruturas são fibras de colágeno muito finas, muito pequenas para serem vistas com um microscópio de luz, semelhantes, mas mais finas que a estrutura dos músculos. Imagine essas fibras como um grande número de lápis empilhados ordenadamente em uma caixa transparente em um padrão hexagonal.

Deixe entrar água suficiente para preencher as lacunas, reduza a escala por um fator de cerca de 40.000 e a caixa refletirá a luz azul. Isso representa o tapete de inverno. Para transformar para o tapete de verão, aumente a quantidade de água dez vezes e dobre a profundidade da caixa. Nessa pequena escala, as fibras manterão aproximadamente seu padrão hexagonal, mas haverá mais lacunas entre elas.

Achamos que essa transformação é desencadeada por uma mudança de pressão no olho da rena que acontece no verão e no inverno.

Outra maneira de pensar nisso é como olhos de rena com pneus de verão e inverno. Durante condições muito frias, você deixa um pouco de ar sair dos pneus para aumentar a tração no gelo. A rena deixa o fluido sair de seu tapete para revelar uma visão melhor de seus arredores.

Essa descoberta pode ajudar os engenheiros a fazer produtos que mudam a cor refletida. As oportunidades são infinitas. Se você usar uma superfície revestida com uma nanoestrutura refletora, semelhante à do tapete de rena, em vez de uma tinta à base de pigmento, poderá alterar a cor alterando a separação dos "lápis" reduzidos que refletem a luz. Por exemplo, você pode alterar a cor do seu carro ajustando a separação. Ao contrário de muitos pigmentos, essas tintas estruturais não desbotam com o tempo.

Assim, enquanto as renas inspiram há muito tempo a tradição de Natal contada em todo o mundo, agora elas podem inspirar tecnologia e ciência.