A casca de ovo aprisiona luz e pode ajudar a identificar embriões

Já alguma vez tentou ver o interior de um ovo não chocado com uma luz intensa, para perceber se contém um embrião? Esta prática pode indicar se o ovo foi fertilizado, mas pouco mais revela.

Os centros de incubação processam quantidades impressionantes de ovos. Só as instalações europeias incubam cerca de oito mil milhões de ovos de galinha por ano. No entanto, nem todos têm utilidade.

Os pintos machos de raças poedeiras não produzem ovos e crescem demasiado devagar para serem usados para carne, pelo que mais de 300 milhões são mortos pouco depois de nascerem, apenas na Europa.

Os defensores dos direitos dos animais contestam esta prática, mas atualmente não existe uma forma segura de determinar o sexo de um pinto ainda dentro do ovo.

Uma nova abordagem, que consiste em projetar luz num ovo intacto e registar o seu comportamento, poderá ajudar a resolver parte destes problemas.

A luz nos ovos segue trajetos complexos

A luz é utilizada há muito tempo para examinar ovos, desde colocar uma vela por trás da casca até aos scanners usados atualmente nas linhas de produção. Porém, estes métodos não têm em conta o percurso de cada feixe depois de entrar no ovo.

Os ovos de galinha possuem propriedades óticas complexas e a forma como a luz se desloca no seu interior tem sido, em grande medida, ignorada nos estudos, segundo Lennard van den Tweel, investigador da empresa neerlandesa de tecnologia para incubadoras HatchTech B.V. e autor do estudo.

A luz demora demasiado tempo a atravessar um ovo

A equipa recorreu a um método denominado espetroscopia ótica difusa no domínio do tempo, ou TD-DOS, que mede quanto tempo as partículas de luz demoram a atravessar uma amostra.

Fizeram passar luz de infravermelhos próximos por ovos inteiros e verificaram que os fotões permaneciam no seu interior muito mais tempo do que o previsto, alguns durante até oito nanossegundos.

Um atraso desta duração parecia pouco lógico num objeto com apenas alguns centímetros de largura. Num pedaço de tecido comum com esse tamanho, a luz atravessá-lo-ia numa fração desse tempo.

Afinal, não se tratava de brilho

A primeira hipótese foi a do pigmento. As cascas castanhas contêm um composto capaz de absorver luz e voltar a emiti-la sob a forma de um brilho ténue, num processo chamado fluorescência, que, em teoria, poderia prolongar o sinal.

Para o comprovar, a equipa colocou filtros óticos diante do detetor para captar qualquer luz reemitida. Os fotões recebidos tinham o mesmo comprimento de onda da luz incidente, demonstrando que os longos atrasos não resultavam de qualquer brilho.

Uma casca de ovo que aprisiona a luz

Excluído o pigmento, a explicação estava na própria casca. Depois de dissolverem a casca com ácido, a gema e a clara restantes libertaram a luz rapidamente, apontando diretamente para a casca como origem do fenómeno.

A superfície interior da casca de ovo dispersa e reflete a luz com tanta intensidade que os fotões continuam a ser devolvidos para dentro do ovo. Cada ponto dessa superfície funciona como uma pequena fonte nova, reenviando repetidamente a luz através do conteúdo.

Os cientistas designam este fenómeno por esfera integradora, o mesmo princípio usado em instrumentos de laboratório com cavidades semelhantes a espelhos. Ao que parece, um ovo de galinha é uma versão natural desse sistema.

Os fotões percorrem quase dois metros

A luz aprisionada continua a atravessar o interior, passando por tudo o que está dentro do ovo antes de finalmente sair.

“Ficámos impressionados com a eficácia com que a casca do ovo aprisiona os fotões. Dois metros é um percurso ótico muito longo, difícil de igualar por outros materiais naturais”, afirmou Vamshi Damagatla, autor do estudo e investigador de pós-doutoramento no Politecnico di Milano.

Percorrer dois metros dentro de uma casca com quatro centímetros é notável. A casca reflete cerca de 91 percent da luz que atinge a sua parede interior, mantendo os fotões em circulação durante muito mais tempo do que a maioria dos materiais permitiria.

A luz permite analisar ovos a partir do exterior

Como a luz atravessa várias vezes o conteúdo de um ovo, transporta informação sobre tudo aquilo em que toca. Isso permitiu à equipa analisar a gema e a clara sem partir a casca.

A gema suspensa também teve uma função útil. Por se encontrar perto da parte superior, bloqueava os feixes diretos e obrigava a luz a percorrer o interior de forma errante, tal como o defletor existente numa esfera de laboratório.

Acompanhamento de oito dias de crescimento

A equipa analisou cinco ovos antes da incubação e voltou a fazê-lo após oito dias de calor. Tanto a absorção como a dispersão da luz aumentaram nesse intervalo.

Este aumento é compatível com as fases iniciais de formação de um embrião, à medida que o sangue se desenvolve e os tecidos ganham forma. Detetar estas alterações a partir do exterior sugere uma forma de acompanhar o desenvolvimento sem prejudicar o pinto.

Porque outros métodos de luz perdem nitidez

Contudo, esta reflexão constante também tem uma desvantagem. Os cientistas estão a estudar duas técnicas relacionadas, a espetroscopia Raman e a espetroscopia de fluorescência, para distinguir embriões machos e fêmeas dentro do ovo.

Ambas dependem de uma temporização rigorosa, e a luz aprisionada torna essa temporização difusa. Nos testes da equipa, sinais que deveriam surgir instantaneamente espalharam-se por vários nanossegundos, algo que qualquer ferramenta futura terá de considerar.

Van den Tweel salienta que as propriedades óticas “complexas e invulgares” dos ovos exigirão mais investigação, recorrendo a outros métodos, antes de a equipa conseguir “desvendar” totalmente os dados e aperfeiçoar a técnica.

Uma casca moldada pela sobrevivência

A refletividade que aprisiona a luz poderá não ser acidental.

“A natureza altamente dispersiva da casca dos ovos de aves pode ter evoluído para proteger o embrião da luz ultravioleta ou reduzir a dissipação de calor quando os progenitores saem para procurar alimento”, explicou Damagatla.

Se o efeito também se verificar nos comprimentos de onda mais longos associados ao calor, uma casca que retém radiação poderá ajudar a manter o embrião quente durante a ausência de um progenitor. A equipa considera esta uma questão em aberto que merece ser investigada.

Os próximos passos deste trabalho

O plano passa agora por observar como os efeitos da luz evoluem ao longo de todo o desenvolvimento do embrião e por medir separadamente cada componente do ovo. Um modelo computacional mais pormenorizado poderá então converter as leituras em valores concretos sobre fertilidade e sexo.

“Este fenómeno, anteriormente não observado, poderá ajudar a investigar o conteúdo do ovo de forma não invasiva, mesmo durante o desenvolvimento do embrião em ovos fertilizados e incubados, abordando o dilema ético do abate de pintos machos”, afirmou van den Tweel.

Uma ferramenta deste tipo permitiria aos centros de incubação avaliar um ovo muito antes de o pinto nascer. Para um setor pressionado a acabar com o abate, esta possibilidade tem um peso significativo.