Quando os elefantes machos lutam, eles colidem em alta velocidade, prendendo suas presas em uma demonstração de força. Esses dentes incisivos alongados são tão fortes que seus detentores costumam usá-los para lutar e atirar uns aos outros no chão. Mas as presas não são apenas para infligir danos; fora da batalha, os elefantes os usam para limpar caminhos através da vegetação e até mesmo mover árvores. Mais notavelmente, cada elefante mantém o mesmo conjunto de presas - cada uma pesando até 400 kg - por toda a sua vida.
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Para realizar essas tarefas diversas, o material que compõe as presas de elefante deve ser duro, forte e resistente. Essa combinação de qualidades faz parte do que tornou o marfim um elemento tão cobiçado em toda a história da humanidade, vendendo mais de US $ 2.000 por quilo apenas três anos atrás. Historicamente usado em bolas de bilhar, teclas de piano e até substituições de quadril, o marfim continua a ser valorizado hoje em joalheria e outros objetos de luxo.
Infelizmente, o valor que as pessoas atribuem ao marfim de elefantes também alimentou conflitos e foi ligado ao crime organizado, perpetuando um comércio sangrento que prejudica tanto o homem quanto o paquiderme.
Nos anos 70 e 80, a caça ilegal impeliu a Convenção sobre o Comércio Internacional de Espécies Ameaçadas da Fauna e Flora Silvestres, ou CITES, a incluir os elefantes africanos em sua lista de espécies protegidas, incluindo aquelas ameaçadas de extinção. Em 1990, a CITES promulgou o equivalente a uma proibição das vendas internacionais de marfim africano. As populações de elefantes se recuperaram apenas para serem dizimadas novamente por um surto recente de caça ilegal nos anos 2000. Desde então, dezenas de milhares de elefantes - até 60% da população em algumas áreas - foram abatidos. Segundo algumas estimativas, 50.000 elefantes são mortos a cada ano.
Esse comércio sangrento é o que levou Fritz Vollrath, um biólogo da Universidade de Oxford, a começar a pensar sobre o que seria necessário para criar um material artificial que pudesse funcionar tão bem quanto o marfim - e assim diminuir a demanda por uma substância muito mal. Na época, Vollrath estudava as propriedades de outro material notável encontrado na natureza: seda de aranha. Mas ele também estudou os padrões de comportamento e migração dos elefantes, tornando-o muito familiarizado com as conseqüências do comércio de marfim.
Sob o microscópio, o marfim revela sua estrutura molecular: um andaime de colágeno tridimensional preenchido com minerais de hidroxiapatite e água. Vollrath pretendia entender bem essa composição distinta para aperfeiçoar os substitutos baseados em plástico que atualmente existem com uma réplica verdadeiramente "biologicamente inspirada". "Ainda estamos lutando para entender por que é um material tão difícil", disse Vollrath. “Ele combina dois tipos de material, mineral e colágeno. Nenhum deles são ótimos materiais por si mesmos, mas se você misturá-los… torna-se algo diferente ”.
Mas o que é isso "algo diferente"? Para Vollrath, o primeiro passo na criação de um falso marfim realista é descobrir exatamente o que é o marfim real. Assim, usando amostras de marfim apreendidas como contrabando, seu grupo de pesquisa esculpiu fatias finas - sobre as quais as linhas traçadas características do marfim podem ser vistas - e as submete a estudos microscópicos detalhados e testes de estresse. O objetivo é entender em escalas finas como a estrutura resulta na resistência e beleza do material.
Ainda assim, Vollrath admite, ele tem um longo caminho a percorrer.
Presa de marfim esculpido com toda a superfície esculpida com figuras humanas, faces triangulares e cobras irradiando de um círculo. (Museu Nacional de Arte Africana / Smithsonian) A demanda do consumidor por marfim começou a subir no início dos anos 2000 e atingiu o pico em torno de 2011, causando grandes declínios nas populações de elefantes em toda a África, diz Iain Douglas-Hamilton, biólogo e chefe da organização de conservação Save the Elephants, da qual Vollrath é presidente. "Em 2009, as coisas começaram a se desenrolar com um enorme aumento no preço do marfim, impulsionado pelo aumento da demanda na China, por causa do aumento do poder de compra dos cidadãos chineses comuns", diz Douglas-Hamilton. "Na época, havia pouca consciência dos efeitos [do comércio de marfim nas populações de elefantes] - isso mudou radicalmente nos últimos anos".
Felizmente, desde 2014, o preço do marfim caiu mais da metade em antecipação à proibição chinesa do comércio de marfim, de acordo com um relatório da Save the Elephants. Várias grandes fábricas de entalhe de marfim, anteriormente em operação legal, já foram fechadas desde que a proibição entrou em vigor nos últimos dias de 2016. A compra e venda de objetos de marfim deve ser completamente interrompida até o final de 2017, eliminando uma estimativa de 70%. por cento do mercado global de marfim.
"Havia a preocupação de que a existência de marfim 'legal' pudesse ser usada como cortina de fumaça [para comércio ilegal]", disse Douglas-Hamilton. "Isso fez com que os chineses mudassem para a idéia de que a única maneira de controlar o comércio era abolir o sistema".
O foco de Vollrath, portanto, mudou para as aplicações biomédicas do marfim sintético. Por exemplo, ele acredita que seu material poderia ser usado na reparação óssea ou dentária, ou para atualizar a prática do século 19 de usar o marfim em substituições de quadril para a idade da medicina regenerativa. Mas ele também ainda está trabalhando para desvendar as propriedades que tornam o marfim cultural e artisticamente valioso.
O marfim tem sido historicamente usado em uma variedade de economias culturais, de instrumentos musicais a objetos decorativos. “Para os escultores na China, o marfim é um material muito importante”, diz Vollrath, referindo-se aos artesãos chineses que criam objetos decorativos de marfim legal ou ilegalmente comercializado. "Nossa idéia inicial era, se pudéssemos persuadir os escultores a abandonar seu lobby dando-lhes um material substituto para esculpir, isso poderia ter um efeito sobre o comércio de marfim e a caça furtiva". Agora que o marfim foi proibido, ele diz, substituto pode ajudar a manter a nave viva.
Marfim natural também possui outras qualidades que são mais difíceis de colocar o dedo. Uma aplicação tradicional tem sido na fabricação de instrumentos musicais. Enquanto os pianos são agora fabricados com chaves de plástico, uma pequena comunidade de músicos que tocam o shamisen, um instrumento tradicional japonês de três cordas usado no teatro Kabuki e outras tradições musicais folclóricas japonesas, usa peças de marfim na fabricação de seus instrumentos.
Essas partes são feitas de estoques de marfim já existentes no país, mas há relatos de contrabando ilegal, diz Keisuke Yamada, um estudante de pós-graduação em etnomusicologia que estuda o shamisen na Universidade da Pensilvânia. “A maioria dos mestres shamisen no Japão prefere [peças] feitas de marfim”, diz Yamada por e-mail. “Eles dizem que gostam do aperto; sente-se confortável e absorve a transpiração, o que é importante para que eles continuem tocando o instrumento por horas. ”
Embora projetos de engenharia estejam em andamento para desenvolver materiais alternativos para a construção de shamisen, Yamada duvida que os shamisen masters estejam dispostos a mudar para materiais alternativos, desde que o marfim esteja legalmente disponível no país.
Além disso, mesmo quando um material é bem caracterizado, ainda levará tempo e pesquisa significativos para traduzir esse conhecimento para recriá-lo. Mas quando o fizermos, o potencial é vasto. “À medida que nos aproximamos do entendimento de materiais complexos como o marfim, podemos recriar parte de sua magia no laboratório e, em última análise, criar novos materiais para uso em arte, ciência e engenharia”, diz Markus Buehler, professor de engenharia do Instituto de Massachusetts. Tecnologia, via email.
“Para passar de um material biológico para um material de engenharia, é fundamental entender as relações entre estrutura e função”, diz Buehler, que trabalhou com seda de aranha, mas não tem ligação com os pesquisadores de marfim. "Muitas vezes é difícil fabricar um material que imite aquele encontrado na natureza." O principal desafio técnico para entender um material natural como o marfim, acrescenta ele, é ter acesso a uma variedade de técnicas de imagem que permitem que o material seja produzido. caracterizada dos níveis moleculares aos macro.
Bolas de marfim como essas, de 1925, lembram uma época em que as únicas bolas de bilhar reais eram cortadas de marfim asiático fresco. (Museu Nacional de História Americana / Kenneth E. Behring Centre / Smithsonian) Em um artigo de revisão publicado na revista Nature Materials, Ulrike Wegst, professora de engenharia de Dartmouth , observa que “imitar as características de um material natural não é uma tarefa trivial”. Apesar dos avanços na caracterização de materiais biológicos, poucos foram sintetizados com sucesso devido aos desafios da compreensão. sua complexidade em múltiplas escalas, ela escreve. Uma possível exceção é a nácar, ou madrepérola - que, como o marfim, consiste em componentes orgânicos e minerais, e foi replicada de perto por engenheiros humanos.
"É realmente possível projetar materiais biomiméticos com propriedades semelhantes às suas contrapartes", diz Wegst por e-mail. “As primeiras perguntas que gostaria de fazer são: Para qual aplicativo você deseja criar um material substituto de marfim e quais são os requisitos de design para essa aplicação? ... Existem vários caminhos, e vários podem ser realmente muito interessantes”.
Eventualmente, sintetizar marfim para consumo em massa exigiria parcerias com a indústria. Mas o conhecimento sobre as características moleculares do marfim pode ser útil para biólogos, engenheiros e conservacionistas até então. Vollrath ressalta que o marfim de elefante é distinto dos outros marfins; sua arquitetura interna difere da dos mamutes ou narvalais, e as diferenças têm sido relatadas informalmente entre os marfins de elefantes de diferentes regiões e ambientes.
"Seria interessante descobrir se há uma razão histórica ou evolutiva para essas diferenças, e elas têm implicações para a tenacidade e as propriedades mecânicas", diz Vollrath.
Uma melhor compreensão dessas distinções também pode ser útil quando se trata de rastrear o comércio ilegal de marfim. Vollrath especula que, se houver fortes diferenças entre os marfins baseados em fatores ambientais ou genéticos, os conservacionistas poderiam usar esses dados para rastrear a origem do animal de onde veio qualquer marfim apreendido. Isso poderia complementar o método de rastreamento de marfim com base genética que Elizabeth Kolbert relatou recentemente para a Smithsonian Magazine, em que pesquisadores combinam mutações genéticas específicas encontradas em marfim com populações conhecidas de elefantes .
No entanto, nem todos os especialistas em política de conservação concordam que adicionar marfim falso convincente ao mercado seria uma boa ideia. “É muito improvável que produtos sintéticos da vida selvagem parecidos com o real reduzam a demanda e possam até ajudar a estimulá-la”, diz Leigh Henry, consultor sênior de política do World Wildlife Fund, por e-mail. “Além disso, produtos similares podem fornecer uma cobertura para o comércio ilegal e dificultar muito mais o trabalho dos policiais”.
Fica mais complicado. Se o marfim sintético fosse acessível, abundante e visto pelos consumidores como um substituto aceitável, poderia reduzir o preço do marfim real o suficiente para desestimular a caça ilegal, diz Carolyn Fischer, pesquisadora sênior da Resources for the Future que realizou pesquisas acadêmicas sobre comércio produtos da vida selvagem. Mas se a prevalência do falso marfim remover o estigma de possuir um marfim real, isso poderia ter o efeito oposto.
"Em última análise, o efeito líquido depende se a abundância de um substituto pode reduzir os preços mais do que estimula a demanda, diminuindo o estigma", disse Fischer por e-mail.
Determinar a estratégia certa para combater a caça ilegal de elefantes exigirá necessariamente uma combinação de esforços de especialistas em todos os campos. Enquanto isso, o trabalho de Vollrath para identificar o que torna o marfim tão singular poderia beneficiar alguns desses outros campos, da engenharia ao design. Um ponto mais frequentemente citado de conservação da vida selvagem, afinal, é preservar as inovações químicas, físicas e de engenharia aperfeiçoadas pela evolução, para que os seres humanos possam entendê-las e adaptá-las para seus usos.
Como Buehler diz sobre colaborações entre biólogos e engenheiros: "É um foco que vale a pena, acredito, e pode haver muitos benefícios mútuos".
