Padrão fractal é identificado pela primeira vez em escala molecular
O desenho apareceu na enzima de uma cianobactéria. As moléculas formam um triângulo de Sierpiński – que você provavelmente conhece pelo jogo Zelda.
Você já se deparou com padrões fractais ao longo da vida. Eles aparecem não só em ilustrações que remetem à psicodelia, mas também na natureza. Um floco de neve, por exemplo, é um fractal. O romanesco (um vegetal da família do brócolis) também.
As partes menores de um fractal imitam o formato da estrutura maior. É por isso que vídeos de fractais podem dar zoom in ou zoom out infinitamente. O Fractal de Mandelbrot (que recebe o nome do matemático mais importante na área) é o mais famoso deles. Dá uma olhada:
https://www.youtube.com/watch?v=b005iHf8Z3g&ab_channel=Mathigon
Pesquisadores do Instituto Max Planck e da Universidade de Marburg, ambos na Alemanha, identificaram uma molécula com estrutura fractal pela primeira vez na natureza. Trata-se de uma enzima produzida pela cianobactéria Synechococcus elongatus, que se organiza em um padrão chamado triângulo de Sierpiński. Você provavelmente o reconhece como o artefato da franquia de jogos The Legend of Zelda.
Essa enzima é a citrato sintase. Ela é usada por diferentes organismos no ciclo de Krebs – uma série de reações químicas que geram energia para a célula. Mas foi só no S. elongatus, em específico, que os pesquisadores encontraram o padrão fractal da enzima. A descoberta foi publicada no periódico Nature.
O citrato sintase é uma molécula simples, chamada monômero. Vários monômeros podem se organizar para formar um polímero – e, nesse caso, é assim que o padrão fractal surge. Usando microscopia eletrônica, os pesquisadores observaram esse processo. Primeiro, os monômeros se juntam em grupos de seis, formando um triângulo pequeno. Daí, esse triângulo se combina com outros dois, formando um triângulo médio, de 18 monômeros. E no final entram mais dois triângulos médios para formar um triângulo grande, de 54 monômeros.
Esse processo poderia continuar infinitamente, mas a enzima para por aí. Avaliando a história evolutiva das cianobactérias, os pesquisadores acreditam que essa formação incomum tenha surgido acidentalmente. “Ela apareceu do nada e depois foi quase imediatamente perdida em diferentes versões da bactéria” disse o biólogo e autor do estudo Georg Hochberg, em comunicado. “O padrão só continuou nessa única cianobactéria, o que torna nossa descoberta ainda mais bizarra”.
Os pesquisadores não identificaram nenhuma possível vantagem evolutiva que esse formato incomum possa ter proporcionado à cianobactéria. De toda forma, ele continua lá. Aqui, vale lembrar da metáfora que descreve a evolução como um relojoeiro cego: as “peças” ou mudanças evolutivas surgem aleatoriamente. Se elas contribuem para o bom funcionamento do relógio (ou do organismo), continuam por lá. Caso contrário, é possível que elas sejam substituídas por mais acasos da natureza.
O bacana dos fractais é que eles geram padrões complexos com regras algorítmicas simples. Para criar um triângulo de Sierpiński, por exemplo, você só precisa desenhar um triângulo invertido dentro do triângulo maior. Repita essa regra infinitamente, e você tem um fractal.
Por mais que o fractal do S. elongatus não apresente nenhuma vantagem evolutiva evidente, sua evolução não deve ser tão difícil – já que deriva de uma regra simples. Pode ser que existam outros casos assim na natureza microscópica. Só falta procurar.
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