Entenda por que válvulas de um Tesla podem ser comparadas aos intestinos de tubarões

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Com reconstruções tridimensionais a partir de tomografias computadorizadas, os cientistas da California State University Dominguez Hills mapearam a espiral intestinal de espécies pertencentes a 22 famílias de tubarões. Diferente dos métodos tradicionais que dissecam os tecidos, a nova técnica preserva a forma original do intestino, o que permite uma visão mais clara de suas dobras e de como essas estruturas facilitam a absorção de nutrientes.

A espiral intestinal, localizada após o estômago e antes do reto, contém de 2 a 50 dobras de tecido. Essa configuração aumenta a área de superfície e o tempo de trânsito dos alimentos, ou seja, de forma semelhante ao intestino humano, quanto maior a área, maior será a absorção de nutrientes.

O estudo sugere que essa estrutura evoluiu como uma forma eficiente de retardar a passagem de alimentos e, ao mesmo tempo, impedir o refluxo dos conteúdos digeridos pelos tubarões.

Os intestinos espirais das espécies de tubarões analisadas apresentaram quatro morfologias distintas: colunar, funis orientados para trás, funis orientados para frente e espiral. O estudo identificou que, enquanto as formas em coluna parecem ser o padrão ancestral, as outras variações se desenvolveram de maneira independente entre diferentes famílias de tubarões. A pesquisa não encontrou correlação entre a dieta das espécies e o tipo de intestino espiral.

O funcionamento dos intestinos espirais em tubarões, segundo a pesquisa, é similar ao de uma válvula Tesla, que permite o fluxo unidirecional sem a presença de partes móveis. Ao testar o fluxo de líquidos em intestinos espirais de diferentes espécies, os cientistas perceberam que a resistência ao fluxo era significativamente maior nas direções que simulavam refluxo, o que sugere que essas estruturas foram desenvolvidas para garantir que o conteúdo digestivo siga sempre em uma única direção.

O estudo também explorou a contração muscular da espiral, o que permitiu calcular a taxa de movimento do conteúdo ao longo do trato digestivo. Em uma das espécies estudadas, foi observado que, em média, são necessárias 48 contrações musculares para que o material passe da extremidade anterior à posterior do intestino espiral.

Esse comportamento do intestino pode ser essencial para melhorar a mistura e absorção dos nutrientes, além de minimizar o risco de refluxo. Ao contrário do intestino proximal (parte anterior), que não apresentou contrações ao ser estimulado, o intestino espiral mostrou-se mais dinâmico nesse processo. A estrutura em espiral, com sua capacidade de garantir fluxo unidirecional sem obstruções, pode ser uma solução para sistemas que exigem um controle eficiente do movimento de fluidos.

Essa pesquisa foi primordial para que novos estudos, como os realizados pela Universidade de Washington neste ano, aplicassem os princípios descobertos sobre o intestino espiral de tubarões no desenvolvimento de sistemas de válvulas bioinspiradas para a indústria.

Além disso, os dados morfológicos detalhados obtidos por meio das tomografias computadorizadas também passaram a ser usados para criar modelos digitais dos intestinos de tubarões, expandindo o campo de estudo da fisiologia digestiva desses animais.