Pesquisadores da Duke University descobriram a mecânica detalhada de como os esporos de fungos evoluíram para aproveitar o poder de mesclar gotículas de água para se lançar de maneira uniforme.

Os esporos de fungos crescem nas extremidades de longos, cordas finas chamadas esterigmas. Uma vez maduro, os esporos devem se separar e ser transportados para um novo local para crescer. Alguns esporos dependem de animais ou de sua própria força para viajar. Outros - chamados de balistósporos - são ativamente ejetados da superfície do organismo parental. E no caso de alguns fungos, gotas de água fornecem a decolagem.

Mais de um século atrás, Reginald Buller descobriu que uma gota esférica de água que se forma perto de um esporo é crucial para a dispersão do esporo. Chamado de "queda Buller, "sua fusão com outra gota em forma de lente no esporo faz com que o esporo se solte de sua corrente.

"Os esporos são lançados com uma grande quantidade de força em uma direção específica, quase como um canhão, "disse Chuan-Hua Chen, professor associado de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Duke. "E o canhão de balistósporo evoluiu para disparar diretamente do fungo para dar aos esporos a melhor chance de escapar."

Embora este fenômeno tenha sido explicado energicamente, os mecanismos detalhados - particularmente a direção quase uniforme dos lançamentos dos esporos - permaneceram um mistério. Em um artigo publicado no Interface do Jornal da Royal Society em 27 de julho, Chen e seus colegas usam câmeras de alta velocidade e uma impressora jato de tinta para resolver o enigma.

O principal obstáculo para descobrir os detalhes de como as gotas de água lançam esses esporos tem sido a velocidade da ação. Embora demore vários minutos para que as gotas de água cresçam o suficiente para a decolagem, o próprio evento leva menos de um microssegundo.

"E, infelizmente, um microssegundo também é a resolução de tempo para a maioria das câmeras de alta velocidade, "Disse Chen." Portanto, embora os pesquisadores tenham feito algum progresso na captura do processo geral de coalescência, o mecanismo detalhado ainda não estava claro. "

O problema era de escala e tempo, como a duração do lançamento é proporcional ao tamanho da queda do Buller, que é minúsculo quando se trata de esporos de fungos.

Para contornar esse problema, Chen e sua equipe construíram seus próprios "esporos" maiores cortando uma esfera de poliestireno em uma partícula em forma de esporo e orientando cuidadosamente o esporo modelo em uma superfície plana. Em seguida, eles usaram uma impressora jato de tinta para construir uma queda Buller maior diretamente ao lado de seu esporo artificial. Com a capacidade de controlar com precisão o tamanho da gota, e, portanto, sua velocidade e tempo de decolagem, a equipe conseguiu pegar o lançamento em alta resolução.

Quando eles viram o filme, os detalhes do mecanismo de lançamento tornaram-se aparentes. Quando a gota esférica Buller se junta à segunda gota que é espalhada no esporo, as gotas perdem área de superfície e liberam energia de superfície, fornecendo o impulso para o lançamento.

Conforme a gota recém-fundida se move ao longo da face plana do esporo, o movimento de queda se alinha rapidamente com a orientação da face plana do esporo. A gota mesclada exerce atrito no esporo à medida que se move e o puxa para longe do esterigma. A direção de lançamento é guiada pela face plana do esporo, que está ao longo da mesma direção do estigma delgado.

"A liberação de energia é tão rápida que acelera todo o sistema com um milhão de Gs, mas há tanta resistência do ar que o esporo ainda viaja apenas alguns milímetros, no máximo. É por isso que é tão importante que os esporos disparem diretamente para longe do fungo, "Disse Chen." Ao explicar o mecanismo subjacente à direcionalidade de lançamento quase perfeita, nosso trabalho finalmente lançou luz sobre este quebra-cabeça centenário. "