O caracol que blinda o pé com escamas de ferro

No fundo do oceano Índico, o Chrysomallon squamiferum fabrica escamas de sulfeto de ferro e vive em apenas 3 campos hidrotermais.

Caracol de escamas pretas sobre rocha de fumarola

Em 2010, a equipe da engenheira Christine Ortiz, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), cravou uma ponta de diamante microscópica na concha de um caracol do fundo do oceano Índico. A camada externa rachou em fissuras curtas ao redor do golpe, e nenhuma delas atravessou a concha.

O teste saiu na revista PNAS, com o engenheiro Haimin Yao como primeiro autor. A técnica usada foi a nanoindentação (apertar um material com uma ponta minúscula e medir quanto ele cede). O objetivo era imitar a pinça de um caranguejo tentando partir a presa.

O caracol testado se chama Chrysomallon squamiferum. Em inglês, os biólogos o apelidaram de scaly-foot snail (caracol de pé escamoso). A concha cabe na palma da mão, e o animal inteiro caberia numa caixa de fósforos.

A camada que rachou do jeito certo é feita de sulfeto de ferro, a mesma família de minerais da pirita (o ouro de tolo dos garimpeiros). Nenhum outro animal conhecido monta o esqueleto com esse material.

O pé também vem blindado. Onde um caracol de jardim mostra pele mole e úmida, este exibe fileiras de escamas pretas sobrepostas como telhas, cada uma revestida do mesmo mineral metálico.

A espécie vive entre 2.400 e 2.900 metros de profundidade, em fontes hidrotermais (rachaduras do leito do mar por onde jorra água aquecida pelo magma e carregada de metais). A água que sai das chaminés passa de 300 graus, e o mar em volta fica perto de 2.

Apenas três desses campos abrigam o caracol, todos no oceano Índico: Kairei, Solitaire e Longqi. Fora deles, nenhum exemplar foi encontrado até hoje.

O teste do MIT provou que a armadura funciona. Deixou de lado outra pergunta: como um bicho de corpo mole fabrica mineral de ferro, no escuro, sobre uma chaminé fervente? A resposta envolve enxofre, bactérias e uma química que o caracol controla só pela metade.

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I  O Mecanismo

O ferro que vem da chaminé

Em 2019, uma equipe liderada pelo geoquímico Satoshi Okada e pelo biólogo Chong Chen, da agência japonesa de ciências do mar JAMSTEC, publicou na PNAS como o caracol-de-pé-escamoso (Chrysomallon squamiferum) produz as próprias escamas. O caracol entrega só metade dos ingredientes.

A escama nasce como uma placa de proteína, mole e sem metal. Ela é atravessada por canais finíssimos, e o caracol bombeia por eles compostos ricos em enxofre, vindos de dentro do corpo.

O ferro chega do lado de fora. A água das fontes hidrotermais carrega ferro dissolvido, que se infiltra na escama pela superfície. No ponto em que o ferro de fora encontra o enxofre de dentro, os dois se combinam e formam grãos de sulfeto de ferro.

A prova veio de uma comparação entre campos. No campo Solitaire, a água é pobre em ferro, e os caracóis de lá têm escamas brancas, sem a camada metálica. Mesma espécie, mesmo genoma, armadura diferente conforme a química da água.

Nos campos Kairei e Longqi, as escamas saem pretas. Parte dos grãos é de greigita (um sulfeto de ferro magnético, parente da magnetita), e por causa dela os exemplares de Kairei grudam num ímã comum.

A concha segue a mesma lógica, em três camadas descritas por Yao e colegas no estudo do MIT de 2010. Por fora, sulfeto de ferro. No meio, uma camada grossa de matéria orgânica, parecida com borracha. Por dentro, aragonita (a forma de carbonato de cálcio que reveste a maioria das conchas).

Resta saber de onde sai tanto enxofre. A resposta está na garganta do caracol. Ele tem uma glândula esofágica (um bolso no começo do tubo digestivo) gigante, lotada de bactérias simbiontes (micróbios que vivem dentro de outro organismo em troca de abrigo).

Essas bactérias usam o sulfeto de hidrogênio da água das fontes, o gás do cheiro de ovo podre, para fabricar açúcares. O caracol se alimenta do que elas produzem e quase não precisa comer.

Sustentar essa colônia exige oxigênio e sangue. Em 2015, Chen e colegas reconstruíram o corpo do animal em 3D, a partir de cortes finos, e publicaram na Frontiers in Zoology: o coração ocupa cerca de 4% do volume do corpo, proporção enorme para um caracol.

Okada e Chen propõem uma leitura para a armadura: o enxofre que vira escama seria sobra da química das bactérias, despejada para fora do corpo antes de intoxicar o animal. A proteção viria de brinde, e a hipótese ainda espera teste direto.

II  Por que Importa

Uma concha que virou pesquisa militar

O estudo de Christine Ortiz em 2010 recebeu apoio do Instituto de Nanotecnologias para Soldados, centro do MIT financiado pelo Exército dos Estados Unidos. O interesse era prático: entender como uma concha fina aguenta golpes que partiriam uma placa comum.

A resposta estava na ordem das camadas. A casca de sulfeto de ferro, dura e quebradiça, racha em fissuras curtas que espalham a energia do golpe. A camada orgânica do meio absorve o impacto como um amortecedor. A aragonita de dentro dá rigidez ao conjunto.

As fissuras da casca externa ainda têm um efeito colateral útil. Os grãos de sulfeto de ferro que se soltam no golpe podem desgastar a ponta da pinça do predador, segundo a simulação feita pela equipe de Ortiz.

Engenheiros que desenham coletes e capacetes buscam exatamente essa combinação: uma face dura que distribui o impacto, um miolo macio que absorve e uma base rígida que não deforma. O caracol chegou lá com materiais disponíveis numa chaminé do fundo do mar.

A genética entrou na conversa em 2020. Uma equipe liderada por Jin Sun e Pei-Yuan Qian, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, sequenciou o genoma da espécie e publicou na Nature Communications.

O caracol usa, para montar as escamas, genes de formação de concha que outros moluscos também têm. A novidade está em onde e como ele liga esses genes, e não num conjunto de peças exclusivas.

O mesmo fundo do mar que produz a armadura atrai mineradoras. As fontes hidrotermais deixam depósitos de sulfetos ricos em cobre, zinco, ouro e prata, e a Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos (órgão ligado à ONU que regula mineração em águas internacionais) já concedeu contratos de exploração que cobrem áreas dos campos Kairei e Longqi.

Em 2019, a União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN) classificou o Chrysomallon squamiferum como em perigo na Lista Vermelha. Foi a primeira espécie avaliada como ameaçada por causa da mineração em mar profundo, conforme relataram a bióloga Julia Sigwart e colegas na Nature Ecology & Evolution no mesmo ano.

O raciocínio da avaliação é simples. Uma espécie que vive em três manchas de rocha não tem para onde ir se uma delas for raspada por uma draga. Os contratos de exploração ainda não chegaram à fase de extração comercial.

III  A Fonte

Journal of Molluscan Studies, 2015

O caracol foi visto pela primeira vez em 2001, quando o submersível robótico Jason, do navio americano Knorr, desceu ao campo Kairei, descoberto pela JAMSTEC no ano anterior na Dorsal Central do Índico (a cordilheira submarina que corta o oceano de norte a sul).

Passou quatorze anos sem nome científico. Os pesquisadores o chamavam apenas de gastrópode de pé escamoso, e o apelido circulou em artigos, museus e documentários enquanto a descrição formal não saía.

A descrição veio em 2015, no Journal of Molluscan Studies, assinada por Chong Chen, Katrin Linse, Jonathan Copley e Alex Rogers, então ligados às universidades de Oxford e Southampton e ao British Antarctic Survey. O trabalho criou o gênero e a espécie de uma vez.

O nome junta grego e latim. Chrysomallon quer dizer velo de ouro, pelo brilho dourado que a pirita dá a alguns exemplares. Squamiferum quer dizer portador de escamas.

A demora teve motivo. Os autores queriam material dos três campos, coletado em expedições de países diferentes, para comparar as populações antes de fixar a espécie. Os caracóis brancos de Solitaire, por exemplo, precisavam ser confirmados como a mesma espécie dos pretos.

O artigo tem limites que os próprios autores deixam claros. Ninguém sabe quanto tempo um caracol desses vive, porque ninguém conseguiu mantê-los vivos na superfície por tempo suficiente para medir.

Também não se sabe como as larvas viajam entre campos separados por centenas a milhares de quilômetros de oceano. A hipótese mais aceita é que elas derivem nas correntes profundas, mas nenhuma larva da espécie foi rastreada até hoje.

A razão de o caracol existir só ali tem resposta parcial. Ele depende das bactérias, e as bactérias dependem do sulfeto de hidrogênio que só as fontes ativas liberam. Quando uma chaminé se apaga, a comida some, e a população daquele ponto desaparece junto.

E ninguém pode garantir que só existam três populações. A maior parte da cordilheira do Índico nunca foi visitada por submersível, e outros campos com o caracol podem estar à espera de uma expedição.

"Quantas armaduras de ferro ainda estão em chaminés que nenhum submersível visitou?"

0,02 quilômetro quadrado, no máximo. É a área somada dos três campos onde o Chrysomallon squamiferum vive (Sigwart e colegas, Nature Ecology & Evolution, 2019).

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CIÊNCIA BIZARRA

Parece mentira. Mas é real e está provado