Descrevendo o padrão recém-descoberto como uma inédita lei da natureza, os pesquisadores deram-lhe o nome de poder de cascata – uma lei de potência matemática encontrada em toda a natureza, determinando o crescimento e a evolução de uma família de formas chamadas cones de potência.
"A diversidade de animais e até plantas que seguem essa regra é impressionante", diz o biólogo evolucionista Alistair Evans, da Universidade Monash, na Austrália. "Ficamos bastante chocados por encontrá-la em quase todos os lugares que olhávamos nos reinos da vida – em animais vivos e aqueles extintos há milhões de anos", completou.
Grande parte do trabalho de Evans concentrou-se na evolução morfológica e no funcionamento dos segmentos corporais. Às vezes, descreve as características notáveis de criaturas individuais e, em outras ocasiões, um padrão semelhante pode ser discernido entre muitos organismos. Os resultados são relatados na BMC Biology.
Introducing a new rule of nature: the power cascade! Revealing how pointed structures grow across the tree of life. Teeth, claws, horns, beaks and thorns. Follow our thread below. #OpenAccess @BMCBiology @EvansEvoMorph https://t.co/8s0rqjHEat pic.twitter.com/I34Yv44NV2
— Alistair Evans (@DrTeethAl) March 30, 2021
Apresentando uma nova regra da natureza: o poder de cascata! Revelando como estruturas pontudas crescem na árvore da vida. Dentes, garras, chifres, bicos e espinhos.
Centenas de anos atrás, outro cientista tinha as mesmas preocupações. Christopher Wren, o famoso arquiteto e polímata inglês, propôs que as formas das conchas dos caramujos fossem determinadas pela matemática das espirais logarítmicas, onde um lado da estrutura cresce mais rápido do que o outro.
Já Evans teve uma percepção semelhante, mas encontrou uma nova regra de crescimento além do pensamento de Wren – baseada em uma nova forma, o cone de potência, que é gerado quando a taxa de crescimento da força radial é diferente da taxa de crescimento da força de comprimento.
Observando centenas de dentes e medindo como eles ficam mais largos à medida que ficam mais compridos, Evans e sua equipe identificaram uma fórmula matemática simples que sustenta o formato do dente. E descobriram que o poder de cascata não é observada apenas na forma de dentes, chifres, presas e espinhos naturais.
The power cascade is a power law: we get a straight line when we log the distance along the tooth with its log radius. Power laws are found throughout nature, in the sizes of earthquakes, the growth of cities and the movement of the stock market. pic.twitter.com/nAtgPiBVG2
— Alistair Evans (@DrTeethAl) March 30, 2021
Escaneamos em 3D centenas de dentes, garras e chifres e os medimos para revelar o "poder de cascata", uma nova regra biológica de crescimento. O poder de cascata é uma lei de potência: obtemos uma linha reta quando registramos a distância ao longo do dente com seu raio de torção. As leis de energia são encontradas em toda a natureza, nos tamanhos dos terremotos, no crescimento das cidades e no movimento do mercado de ações.
A nova descoberta significa que podemos ser capazes de avaliar a idade dos animais simplesmente conhecendo a forma de seus dentes, já que reconstruções da forma podem indicar o tempo de crescimento necessário.
Outra aplicação pode ser a antecipação de processos evolutivos futuros, pensa a equipe. "Essas formas podem ser consideradas a família padrão de formas para estruturas pontiagudas, o que significa que têm maior probabilidade de evoluir independentemente várias vezes e serão uma fonte provável de homoplasia na evolução", escrevem os pesquisadores em seu estudo.
"Devido à enorme amplitude de estruturas e táxons nos quais esse padrão é encontrado, parece que o poder de cascata é um padrão fundamental de crescimento em organismos vivos."
