A versão original desta história foi publicada na Quanta Magazine.
Imagine, por um momento, que você é uma abelha. De várias maneiras, seu mundo é pequeno. Suas quatro asas delicadas, cada uma com menos de um centímetro de comprimento, transportam seu corpo de meio grama por paisagens imensas, cheias de animais e plantas gigantes. Em outras perspectivas, seu mundo é vasto e grandioso. Seus cinco olhos percebem cores e padrões que os humanos não conseguem ver, e suas antenas multissensoriais detectam odores de flores distantes.
Por anos, os biólogos se perguntaram se as abelhas possuem outro grande sentido que nos falta. A eletricidade estática que acumulam ao voar — semelhante à carga gerada quando você desliza pelo carpete com meias grossas — pode ser potente o suficiente para que elas sintam e influenciem objetos ao seu redor no ar. Animais aquáticos como enguias, tubarões e golfinhos são conhecidos por perceber eletricidade na água, que é um excelente condutor de carga. Em contraste, o ar é um mau condutor, mas pode transmitir o suficiente para influenciar seres vivos e sua evolução.
Em 2013, Daniel Robert, um ecólogo sensorial da Universidade de Bristol, na Inglaterra, fez uma descoberta inovadora ao descobrir que as abelhas podem detectar e diferenciar campos elétricos emitidos por flores. Desde então, mais experimentos documentaram que aranhas, carrapatos e outros insetos conseguem realizar truques semelhantes.
Essa estática animal impacta os ecossistemas. Parasitas, como carrapatos e vermes redondos, se aproveitam de campos elétricos gerados por hospedeiros animais maiores. Em um comportamento conhecido como “balonismo”, as aranhas decolam estendendo um fio de seda para capturar cargas no céu, às vezes viajando centenas de quilômetros com o vento. E este ano, estudos do laboratório de Robert revelaram como a estática atrai pólen para borboletas e mariposas, e pode ajudar lagartas a evitar predadores.
Essa nova pesquisa vai além de documentar os efeitos ecológicos da estática: ela também busca descobrir se e como a evolução aprimorou esse sentido elétrico. A eletrostática pode se revelar uma força evolutiva na sobrevivência de pequenas criaturas, ajudando-as a encontrar alimento, migrar e infestar outros seres vivos.
Esse campo em desenvolvimento, conhecido como eletrossensibilidade aérea, abre uma nova dimensão do mundo natural. “Eu acho isso absolutamente fascinante”, disse Anna Dornhaus, ecóloga comportamental da Universidade do Arizona, que não participou do trabalho. “Todo esse campo, estudando interações eletrostáticas entre animais vivos, tem o potencial de revelar coisas que não imaginávamos sobre como o mundo funciona.”
“Sabemos, a partir de todos esses brilhantes experimentos, que os campos elétricos têm um papel funcional na ecologia desses animais”, disse Benito Wainwright, ecólogo evolutivo da Universidade de St. Andrews, que estudou os sistemas sensoriais de borboletas e grilos. “Isso não quer dizer que eles surgiram originalmente por meio de processos adaptativos.” Mas agora que essas forças estão presentes, a evolução pode agir sobre elas. Embora não possamos perceber essas trilhas elétricas, elas podem nos guiar para comportamentos animais que nunca imaginamos.
Descobertas Eletrostáticas
Em 2012, Víctor Ortega-Jiménez se deparou com a eletrostática enquanto brincava com sua filha de 4 anos. Eles estavam usando uma varinha de brinquedo que acumula carga estática para levitar objetos leves, como um balão. Quando decidiram testar ao ar livre, ele fez uma observação surpreendente.
“Minha filha aproximou a varinha de uma teia de aranha, e ela reagiu muito rapidamente,” recordou Ortega-Jiménez, que estuda a biomecânica do deslocamento animal na Universidade da Califórnia, Berkeley. A varinha atraiu a teia. Ele imediatamente começou a estabelecer conexões com sua pesquisa sobre as maneiras estranhas como os insetos interagem com seus ambientes.
Toda matéria — varinhas, balões, teias, ar — busca um equilíbrio entre suas partículas positivas e negativas (prótons, elétrons e íons). Em uma escala infinitesimal, o brinquedo de Ortega-Jiménez vibra com um desequilíbrio: um motor atrai cargas negativas para dentro, forçando as cargas positivas a se acumularem na superfície da varinha. Isso é estática. É semelhante ao que acontece quando você esfrega um balão na cabeça. O atrito remove elétrons do cabelo e os transfere para o balão, carregando-o com eletricidade estática, de modo que, quando você levanta o balão, fios de cabelo flutuam junto com ele.
De forma similar, Ortega-Jiménez considerou que o atrito das asas de insetos poderia desprender cargas negativas do corpo para o ar, deixando os insetos com uma carga positiva e criando regiões de estática negativa. Ele percebeu que, se uma teia carrega carga negativa e os insetos têm carga positiva, então uma teia de aranha pode não ser apenas uma armadilha passiva — ela poderia se mover e atrair sua presa eletrostaticamente. Seus experimentos de laboratório revelaram exatamente isso. As teias se deformavam instantaneamente quando estimuladas com estática proveniente de moscas, pulgões, abelhas e até mesmo gotículas de água. As aranhas capturavam insetos carregados com mais facilidade. Ele viu como a eletricidade estática alterava a física das interações entre os animais.
A mágica da eletrostática animal está toda relacionada ao tamanho. Animais grandes não experienciam de forma significativa a estática da natureza — somos grandes demais para senti-la. “Como humanos, vivemos principalmente em um mundo de gravidade ou dinâmica de fluidos,” disse Ortega-Jiménez. Mas para seres minúsculos, a gravidade é um detalhe. Os insetos podem sentir a viscosidade do ar. Embora as mesmas leis da física governem as menores e maiores espécies da Terra, o equilíbrio das forças muda com o tamanho. As forças intermoleculares se flexionam sob os pés de insetos que andam sobre uma lagoa, forças capilares elevam a água de forma impossível através das finas raízes de uma planta e as forças eletrostáticas podem prender quaisquer partículas carregadas opostas que estejam em seu caminho.
“Flecha carregada” é uma descrição física apropriada para um grão de pólen. Alguns anos depois que Ortega-Jiménez notou que teias de aranha estavam capturando insetos, a equipe de Robert descobriu que as abelhas podem coletar pólen carregado negativamente sem precisar tocá-lo. Quando uma abelha se alimenta do néctar de uma flor, o pólen é projetado diretamente para seu corpo. “Não é necessário contato entre a abelha e a flor para que esse pólen seja atraído,” afirmou Robert. “Essa é uma trajetória que responde a forças eletrostáticas.”
A descoberta levou Robert a sugerir que a eletrostática pode facilitar um mutualismo entre plantas e polinizadores, um exemplo bem conhecido de coevolução. Essa dinâmica — na qual uma abelha se alimenta do néctar da flor e coleta pólen para alimentar suas larvas, enquanto também propaga o pólen de flor em flor, permitindo a reprodução das plantas — já estava bem estabelecida. O potencial papel da carga estática, no entanto, era algo completamente novo.
Ao longo da última década, Robert construiu um conjunto de pesquisas que revela as diversas maneiras pelas quais insetos e aracnídeos usam e experienciam a estática. Carrapatos pulam, aranhas voam e abelhas percebem a carga negativa de uma flor que foi recentemente visitada por outra abelha carregada positivamente. Ele até descobriu que a relação carregada entre o ar e os insetos funciona em ambas as direções: enxames de abelhas liberam tantas cargas negativas que alteram o gradiente elétrico ao seu redor. Com base nas estimativas de Robert, a carga atmosférica resultante de um enxame de gafanhotos do deserto rivaliza com a de nuvens e tempestades elétricas.
As conclusões de Robert e Ortega-Jiménez foram provocativas. Mas para eles, a física dos artrópodes torna as forças eletrostáticas inevitáveis. Os insetos são leves e angulares, com uma alta relação entre a área de superfície e o volume — “todos esses parâmetros que os físicos podem indicar requerem uma maior densidade de carga,” disse Robert. “Acontece que o mundo deles é muito mais elétrico do que o nosso.”
Ainda assim, os experimentos não puderam concluir se essas criaturas controlam essa função eletrostática ou como ela evoluiu — se é que realmente evoluiu. Robert se perguntou: o uso de campos estáticos pelos insetos é apenas uma coincidência ou uma adaptação?
Eletrostática para Sobrevivência
Sam England demonstra seu amor pela natureza com as mangas à mostra. Ele tem meia dúzia de tatuagens de animais, incluindo uma cicada decorada com os planetas do nosso sistema solar — uma homenagem à sua formação em física. A união desses mundos impulsiona sua curiosidade: como a física molda o comportamento animal? Ele se voltou para a ecologia sensorial durante a pós-graduação e se juntou ao laboratório de Robert na Universidade de Bristol para investigar a hipótese de que os insetos usam ativamente a estática para afetar seus ambientes.
Como o mundo eletrostático é invisível para os pesquisadores humanos, suas forças são difíceis de estudar, ainda mais ao adicionar criaturas imprevisíveis à mistura. “Fazer pesquisa em biologia pode ser muito mais difícil do que em física, porque você precisa contar com animais vivos para fazer algo,” disse England. Ele queria testar se os lepidópteros, a ordem de insetos voadores que inclui borboletas e mariposas, acumulam carga suficiente durante o voo para coletar pólen das flores que visitam em busca de néctar, como as abelhas. Mas, primeiro, ele precisava criar um jeito de medir a carga estática dos insetos.
Um “passeio” é a melhor analogia de England para seu método de enganar os insetos a permanecerem no ar por 30 segundos. “Tive que amarrar pequenos laços em suas cinturas,” ele disse. Ele prendeu cada inseto com linha de pesca e os coaxou através de um laço de metal fixo para medir sua carga.
England estudou 11 espécies de borboletas e mariposas nativas de vários climas, ecossistemas e modos de vida. Depois de voarem em suas jaulas por 30 segundos — tempo suficiente para acumular carga eletrostática — ele os guiou pelo laço. Todas as 11 espécies acumularam carga durante o voo. Algumas alcançaram uma carga estática de cerca de 5 quilovolts por metro — o suficiente para atrair pólen carregado negativamente a 6 milímetros de distância, ele calculou.
Quando os lepidópteros pousam diretamente em uma flor, o pólen se gruda naturalmente em seus corpos. Se a carga estática faz com que o pólen pule através de lacunas de ar, “isso vai aumentar sua eficiência como polinizadores,” disse England. “Isso torna mais provável que a polinização ocorra.”
Para avaliar a importância evolutiva da estática, ele procurou padrões em como o comportamento dos animais na natureza se correlaciona com sua carga elétrica. Ele encontrou algumas. Por exemplo, mariposas noturnas tendem a manter menos carga do que outras espécies. Por quê? É possível, especula England, que cargas fortes tornem os insetos mais visíveis para predadores que dependem de pistas não visuais, como a estática, durante a noite. Minimizar a carga poderia, portanto, ajudar as mariposas a sobreviver.
“São dados novos e excelentes,” disse Ortega-Jiménez. Ele alertou que as 11 espécies estudadas são uma representação modesta dos cerca de 180.000 lepidópteros do mundo. “Para reivindicar adaptação eletrostática, precisa ser mais abrangente. Mas é uma boa hipótese.”
Para que os insetos ajam com base em informações estáticas, eles devem ser capazes de detectar campos elétricos. Pelos microscópicos em abelhas e aranhas parecem ajudar na detecção, de acordo com o trabalho do laboratório de Robert. England recentemente expandiu essa ciência não resolvida estudando como os minúsculos pelos das lagartas se desviam sob a estática, para entender como informações elétricas podem ajudar uma lagarta a sobreviver.
Quando a equipe de England expôs lagartas a campos elétricos semelhantes àqueles gerados por uma vespa voadora, as lagartas exibiram comportamentos defensivos, como enroscar, agitar-se ou morder. “Isso basicamente insinua,” disse England, “que presa e predador podem se detectar apenas usando eletricidade estática.”
Dornhaus, a ecóloga comportamental, questionou se a eletrossensibilidade oferece à lagarta muito tempo. No entanto, as altas apostas do conflito predador-presa sugerem que qualquer vantagem pode ser valiosa. “Para a lagarta individual, mesmo um pequeno aumento na chance de sobreviver a esse encontro torna isso um comportamento evolutivamente relevante,” disse ela. “Os organismos são sempre oportunistas,” disse Ortega-Jiménez, que é hesitante, mas impressionado com a pesquisa de England. Ele está ansioso por mais dados — idealmente de animais selvagens — que examinem comportamentos naturalísticos. “Quem está ganhando esse jogo? Quem está aproveitando mais a eletrostática?” ele perguntou. “Que tipos de predadores e presas?”
À medida que mais evidências ligam a estática à sobrevivência, uma história está emergindo, sugerindo que a evolução pode aprimorar a capacidade de detectar ou carregar carga assim como qualquer outro traço. “O fato de haver uma gama tão diversa de espécies com ecologias diferentes é o que torna isso tão interessante,” disse Beth Harris, uma estudante de pós-graduação no laboratório de Robert. “Há um verdadeiro baú de tesouros a ser descoberto.”
Herdança Eletrostática
À medida que o trabalho avança no laboratório de Robert, a suspeita de que a detecção e acumulação de carga estática entre insetos e aracnídeos não é uma coincidência também se intensifica. Lagartas com melhor eletrossensibilidade, ou mariposas noturnas que carregam menos carga, podem evitar predadores de maneira mais eficaz. Se conseguirem sobreviver e se reproduzir mais, esses genes e traços — incluindo aqueles que ajudam os organismos a sentir e usar campos estáticos — podem se tornar mais fortes e comuns nas gerações futuras.
Está começando a se tornar impossível ignorar a ideia de que a eletrostática pode ser mais influente no reino animal do que sabemos atualmente. Ecossistemas inteiros podem depender de campos elétricos ocultos. “Se você de repente eliminasse a eletrostática, eu não acho que haveria uma extinção em massa,” disse England. “Mas acho que ficaríamos surpresos com quantos animais teriam que se adaptar para não usá-la.”
“Na verdade, o mundo deles é muito mais elétrico do que o nosso.”
Daniel Robert, Universidade de Bristol
As forças eletrostáticas atuam em uma escala de milímetros e centímetros, mas seu impacto coletivo pode ser muito maior. Por exemplo, abelhas sociais, como as bombus, coletam alimento para outros membros da colônia e para as larvas. Os forrageadores tomam centenas de decisões sobre flores todos os dias, e muitas outras abelhas dependem dessas decisões. “O que consideramos uma diferença bastante sutil em nível individual — ser capaz de detectar a flor apenas um segundo mais rápido — pode ser bastante significativo para elas do ponto de vista evolutivo,” disse Dornhaus, que estuda como as abelhas interagem com flores.
Se as cargas estáticas auxiliam na polinização, elas também poderiam alterar a evolução das plantas. “Talvez algumas características fundamentais das flores estejam, na verdade, a serviço da geração do campo eletrostático correto,” disse Dornhaus, “e como não podemos vê-las, ignoramos toda essa dimensão da vida de uma flor.” A ideia não é tão absurda: em 2021, a equipe de Robert observou que petúnias liberavam mais compostos que atraem insetos em campos elétricos semelhantes aos das abelhas. Isso sugere que as flores esperam até que um polinizador esteja por perto para atraí-lo ativamente, disse Robert.
“Os humanos são muito orientados visualmente, então tendemos a enfatizar flores que são vistosas e grandes,” disse Dornhaus. Mas já sabemos que as flores transmitem sinais invisíveis fortes, como aromas ou padrões ultravioletas. “Pode muito bem ser que, para algumas flores, o campo elétrico seja um sinal mais proeminente para as abelhas do que a cor.”
No entanto, os detalhes evolutivos que cercam a ecologia eletrostática permanecem obscuros, no melhor dos casos. “É incrível, na verdade, o quão pouco sabemos,” disse Wainwright, o ecólogo evolutivo de insetos. Mesmo dentro de sistemas visuais e acústicos mais bem compreendidos, os ecólogos estão apenas começando a conectar os pontos evolutivos.
Como a eletrostática passou despercebida, England se preocupa que os humanos estejam, sem saber, prejudicando a capacidade dos animais de usar essas forças. “Estamos emitindo cargas eletrostáticas no ambiente o tempo todo,” disse ele. Dispositivos eletrônicos, eletrodomésticos, linhas de energia, fertilizantes e até mesmo roupas carregam cargas estáticas. “Se [os insetos] são sensíveis ao bater de asas de uma vespa, eles provavelmente também são sensíveis a uma linha de energia, e isso pode estar bagunçando todo esse sistema.”
Desde que completou seu doutorado, England agora estuda a visão animal como pesquisador pós-doutoral no Museu de História Natural de Berlim. Ele espera um dia administrar seu próprio laboratório para explorar essas questões de conservação e descobrir novos casos de eletrossensibilidade aérea ou comportamentos eletrostáticos, como os de acasalamento.
“O sonho seria que a detecção eletrostática aérea fosse bem conhecida e considerada uma parte regular do repertório sensorial dos animais,” disse ele. Realizar esse sonho exigirá mais pesquisas que busquem os segredos evolutivos de criaturas muito menores que nós, ampliando assim nosso mundo.