Respirar embaixo d’agua

No distante ano de 1962,o explorador e cineasta francês Jacques Cousteau, que criou praticamente sozinho o gênero dos documentários submarinos, profetizou o surgimento do Homo aquaticus – seres humanos com brânquias cirurgicamente implantadas no pescoço. Como todos sabemos, não rolou. Ninguém ainda tem ideia de como realizar uma modificação tão profunda no organismo humano, e poucas pessoas seriam suficientemente imbe… digo, corajosas a ponto de se submeter a esse tipo de operação. Mas não pense que esse é o fim do sonho da adaptação (quase) total ao ambiente molhado. Engenhocas de vários tipos poderiam extrair oxigênio da água doce ou salgada e dar total autonomia à nossa espécie quando visitássemos as profundezas.

Antes de conhecer essas propostas aparentemente malucas, no entanto, vamos colocar alguns pingos nos is. Embora a molécula de água seja composta de um átomo de oxigênio (e dois de hidrogênio, claro), não é a partir dela que os pesquisadores querem obter o precioso gás: “quebrar” a substância em seus constituintes atômicos exigiria energia demais. Se um dia tivermos brânquias artificiais disponíveis no mercado, elas vão funcionar mais ou menos como as brânquias dos peixes e outros bichos aquáticos, capturando o ar que está naturalmente dissolvido no líquido e levando-o até nossos pulmões.

Transporte ativo

Dito assim, até que parece simples – e, de certa forma, é simples mesmo. Experimentos clássicos, feitos durante os anos 60 nos EUA pelo engenheiro químico Walter Robb e pelo fisiologista Charles Paganelli, conseguiram fazer com que um hamster e um cãozinho sobrevivessem por tempo indeterminado “respirando” água. O truque foi cercar os bichos com uma membrana semipermeável, feita de silicone, que deixou o ar dissolvido no líquido passar, barrando, ao mesmo tempo, a água propriamente dita. O problema é que, nesse tipo de brânquia, o nível de oxigênio no ar acaba se estabilizando em 16%. Como a proporção do gás no ar normal é de 21%, pessoas que respirarem a quantidade diminuída de oxigênio por tempo prolongado ficarão com o raciocínio prejudicado, o que é um bocado perigoso.

O interessante mesmo seria dar um jeito de trazer ativamente o oxigênio para as narinas do candidato a peixe, sem depender da difusão passiva de ar pelas membranas da “brânquia”. Nesse caso, como sempre, vale a pena copiar a natureza – para ser mais exato, o sistema que o nosso organismo usa para transportar oxigênio em seu interior (veja o infográfico). Pesquisadores nos EUA e no Japão projetaram um tipo de membrana dupla, que usaria como carregador de piano a hemoglobina, substância do sangue que tem grande afinidade química com o oxigênio. Na 1a parte da membrana, a hemoglobina “agarraria” o gás e o carregaria até a 2a metade da brânquia artificial. Neste pedaço do aparelho, um estímulo elétrico faria as moléculas de hemoglobina soltar o oxigênio, que então poderia ser livremente respirado pelo mergulhador em questão.

A ideia é boa – tão boa, aliás, que seu grande defeito é ser boa demais. O que acontece é que, quanto mais fundo alguém desce n’água, mais perigoso se torna respirar oxigênio puro. A apenas 9 metros de profundidade, por exemplo, o gás se torna tóxico. Ou seja, é preciso dar um jeito de encher as brânquias artificiais com nitrogênio (principal componente do ar terrestre), e não apenas oxigênio. Só que, quanto maior a profundidade, maior a tendência do nitrogênio de se manter dissolvido na água.

Por tudo isso, o mais provável é que a solução definitiva para as brânquias artificiais seja, ironicamente, algum tipo de líquido que possa ser inalado. Existem substâncias que, na forma líquida, conseguem carregar bem o oxigênio e poderiam ser “respiráveis” pela nossa espécie, possivelmente através da garganta. Com líquidos, não há o problema da perda de nitrogênio, o que manteria o ar dissolvido em estado de equilíbrio, como o da atmosfera. Quem conseguir combinar a extração de oxigênio da água com esse tipo de líquido respirável finalmente realizará o sonho das brânquias próprias.

Glub-glub
Uma das propostas de “brânquia artificial” emprega substância do sangue

1. A respiração aquática começa com uma membrana (a esponja na imagem abaixo), que funciona como um filtro, retirando o ar que está dissolvido naturalmente na água doce ou salgada.

2. O ar (representado pelas bolhas) entra em contato com a hemoglobina, uma substância do sangue que funciona como carregadora de oxigênio (O2). As paredes dos tubos estão cheias dela.

3. O próximo passo é levar o oxigênio ao mergulhador. Para isso, a hemoglobina recebe um estímulo elétrico, que faz com que a molécula “solte” o oxigênio que transporta.

4. Na hora de soltar o ar, o mergulhador libera gás carbônico (CO2). O gás, que é a “sobra” da respiração, atravessa as duas membranas da “brânquia artificial” e volta para a água ao redor.