Samuel Hulse, Ph.D. candidato na UMBC, passou muito tempo em pernaltas nos últimos dois anos. Ele viajou de ca³rrego em ca³rrego no leste dos EUA, coletando cuidadosamente espanãcimes vivos de pequenos peixes coloridos de águadoce, conhecidos como darters, e tirando fotos de seus habitats. Depois, ele os trouxe de volta ao laboratório para capturar imagens de alta qualidade de seus padraµes de cores.

Hulse desenvolveu uma análise quantitativa precisa desses padraµes visuais, como listras, manchas e vários looks com manchas. Seu trabalho mostra, pela primeira vez, uma forte correlação entre os padraµes complicados nos peixes machos e os ambientes altamente varia¡veis ​​dos peixes. Os resultados foram publicados hoje na Nature Communications .

Esses achados representam uma grande expansão de uma teoria na seleção sexual conhecida como "impulso sensorial", que enfatiza como o ambiente de um animal pode influenciar quais sinais sexuais - como padraµes visuais - são selecionados ao longo do tempo.

Atéagora, o impulso sensorial explicou com sucesso exemplos como coloração em cicla­deos, um grupo de peixes de águadoce na áfrica. Hulse estava trabalhando para expandir essa pesquisa.

Diferentes espanãcies de cicla­deos vivem em diferentes profundidades, e quais cores os peixes podem ver facilmente alterações conforme vocêse aprofunda e hámenos luz. Por que isso importa? A ideia do impulso sensorial éque os animais percebem os sinais visuais, como as cores, como mais atraentes quando são mais fa¡ceis para o cérebro processar. E quais sinais são mais fa¡ceis de processar depende do ambiente. Quando os peixes machos são vistos como mais atraentes, émais prova¡vel que eles se reproduzam e suas cores sejam mais passadas para a próxima geração de peixes. Portanto, se a teoria da pulsão sensorial for verdadeira, eventualmente, a maioria dos peixes machos tera¡ cores fa¡ceis de serem percebidas pelos parceiros em seu ambiente particular.

Nos peixes cicla­deos, "vocêvaª essa mudança dependente da profundidade nas cores masculinas a  medida que se aprofunda", diz Hulse. Com o novo trabalho, "fomos capazes de expandir essa teoria para explicar caracteri­sticas mais complicadas, como padraµes visuais", como listras e manchas.

Hulse, que também estãocursando um mestrado em matemática na UMBC, trouxe suas habilidades quantitativas para essa pesquisa. Ele usou uma medida chamada análise de Fourier para examinar suas imagens de peixes, observando variações no contraste de cores.

Por exemplo, se vocêvisse uma foto de uma colina gramada sob um canãu azul brilhante, o maior contraste de brilho seria entre as grandes áreas acima e abaixo da linha do horizonte. Esse contraste éem uma escala maior do que as diferenças de brilho entre, digamos, minaºsculas folhas de grama. As diferenças entre cada lâmina são pequenas, mas ocorrem com frequência na imagem.

Os pesquisadores podem observar as relações entre essas ondas - quanto contraste de alta frequência versus baixa frequência existe na imagem. O trabalho de Hulse analisou essa medida para examinar a relação visual entre um habitat e os peixes que nele viviam. E, com certeza, seus ca¡lculos revelaram uma forte correlação, fornecendo evidaªncias de impulso sensorial em homens que praticam sexo.

Um argumento contra a ideia de que esses padraµes são atraentes para as mulheres éa ideia de camuflagem. Nãofaria sentido que os animais correspondessem aos padraµes visuais de seu ambiente para evitar serem comidos ao invanãs de atrair faªmeas? Os Darters estãosob forte pressão de predação, então, diz Hulse, éum ponto va¡lido.

No entanto, o fato de ele ter descoberto que apenas os peixes machos combinam com o ambiente éum forte argumento a favor do impulso sensorial. Os predadores não discriminam entre machos e faªmeas; portanto, seria de esperar que as faªmeas também correspondessem ao ambiente se a camuflagem fosse o motivo.

"A descrição quantitativa de padraµes visuais éum grande desafio, e não háuma maneira fa¡cil de fazer isso; portanto, poder usar ferramentas como a análise de Fourier émaravilhoso", diz Hulse. "Isso, na verdade, permite quantificar algumas dessas coisas que historicamente tem sido muito difa­ceis de descrever, exceto com terminologia insolente".

Tamra Mendelson, professora de ciências biológicas, éconselheira de Hulse e coautora do novo artigo. Ela havia comea§ado a formular as ideias para esta pesquisa com o ecologista visual Julien Renoult, colega do Centro Nacional de Pesquisa Cienta­fica (CNRS) em Montpellier, Frana§a, e outro co-autor, quando Hulse entrou no laboratório em 2016.

"Julien me inspirou a pegar conceitos de um campo chamado estanãtica empa­rica humana, que éa base matemática e biológica da apreciação humana da arte, e aplica¡-los a  apreciação dos animais por outros animais", diz Mendelson. "Fiquei super empolgado com isso, mas não tinha as habilidades matemáticas para realmente levar o ma¡ximo possí­vel."

Então, quando Hulse chegou, "Foi uma combinação perfeita. Sam éo aluno ideal para fazer esse projeto".

Hulse também passou vários meses na Frana§a trabalhando com Renoult para resolver alguns dos desafios estata­sticos do trabalho - que eram muitos. "A análise dos dados se tornou muito mais complicada do que pensa¡vamos, e houve muitas dificuldades técnicas", diz Hulse. "Então foi realmente muito bom poder trabalhar diretamente com Julien, que tem muita experiência com esse tipo de manãtodo".

Hulse foi atraa­do para este trabalho pela combinação única de habilidades necessa¡rias. "Adoro a natureza interdisciplinar. Estamos reunindo biologia de campo, biologia sensorial, um pouco de neurobiologia e análise de imagem", diz ele. "Essa éuma das coisas mais atraentes para esse projeto para mim - o quanto aprendo e o quanto retiro pequenos pedaço s de tantas áreas diferentes".

Agora, Hulse, Mendelson e Renoult estãoanimados para ver aonde seu novo trabalho leva. "Nãohámuita teoria na seleção sexual que possa ser usada para explicar por que vocêvaª um padrãoevoluir em um animal, onde vocêvaª outro evoluir em uma espanãcie intimamente relacionada", diz Hulse.

As novas descobertas abrem as portas para muito mais explorações com diferentes espanãcies, incluindo animais que vivem em terra. Em qualquer grupo de animais que depende da visão, possui ambientes visualmente distintos e onde os animais tem preferaªncias distintas de habitat, argumenta Hulse, "essa teoria deve ser mantida".