¿Cómo se construye una fortaleza cuando los materiales de construcción no existen a simple vista?
La respuesta no está en la ingeniería civil, sino en el océano. Algunas criaturas marinas se cubren con caparazones rígidos y espinas, mientras que los vertebrados construyen su esqueleto utilizando los mismos minerales.
¿Cómo obtienen estos animales el calcio que necesitan para construir estas fuertes estructuras minerales?
Los profesores Lia Addadi y Steve Weiner -investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias, en Rejovot, Israel– se plantearon esta pregunta en el caso específico de los erizos de mar, que precisan extraer varios iones de calcio del agua del mar para construir sus espinas.
La respuesta los sorprendió y podría cambiar la forma en la que los científicos entienden el proceso de biomineralización.
Hace varios años, Addadi y Weiner descubrieron que los erizos de mar construyen sus espinas con pequeños paquetes de material “desordenado” que se solidifican volviéndose un cristal al ser colocado en el lugar correcto.
“Hay que volver un paso atrás: ¿cómo obtienen inicialmente los iones de calcio necesarios para hacer este material?” pregunta Addadi. “El calcio libre no abunda en el agua del mar”, agrega Weiner, “por lo que tienen que tener una forma eficiente de extraer y concentrar los iones.”
Para contestar esta pregunta los investigadores, entre ellos Netta Vidavsky, necesitaban métodos para observar las células del animal “tales como son”, eso quiere decir, como son en vida, incluyendo en el agua.
Para esto el grupo contactó al Dr. Andreas Schertel, de la empresa líder en el campo de la microscopía, y el Dr. Sefi Addadi.
Unas técnicas de vanguardia bastante nuevas les permitieron observar pequeñas capas de las células en embriones de erizos de mar y posteriormente reconstruir las imágenes tridimensionales de estas células y su absorción de iones de calcio marcados.
Las imágenes mostraron que las células de las larvas de los erizos de mar, de hecho, “beben” el agua del mar, tomando gotas de agua y manipulando los iones en el agua dentro de los confines de la célula.
Esto contrasta con la teoría de que estas células tan sólo absorben iones, uno por uno, a través de canales especiales en sus membranas exteriores.
Las células que ellos observaron estaban llenas de redes de burbujas llamadas vacuolas que colectan los iones de calcio, creando paquetes concentrados de calcio para que construyan sus espinas.
Este método podría ser energéticamente más eficiente que absorbiendo los iones a través de canales (lo cual las células también hicieron), pero presenta otro problema: las células deben de ser capaces de seleccionar el calcio, así como expeler otros iones en el agua del mar, especialmente el sodio y el cloruro.
“Los investigadores pueden estar ocupados durante años en el futuro intentando entender como estas células manipulan los iones del agua marina que toman,” dice Weiner.
Los profesores Addadi y Weiner señalan que no es la primera vez que la absorción de este tipo de ion de calcio ha sido observada. Hace casi dos décadas, el profesor Yonathan Erez, describió este fenómeno en microrganismos unicelulares de caparazón rígido llamados foraminifera. En ese entonces, este fenómeno era tan sólo una “curiosidad”, pero al encontrar el mismo proceso en dos criaturas muy distintas sugiere que puede ser muy común.
Aunque no vivimos en el agua marina, incluso las células que construyen nuestros huesos podrían utilizar un método similar para obtener el calcio. Esta es la máxima expresión de la eficiencia: movilidad total durante el transporte y dureza absoluta en el punto de impacto.
La naturaleza no desperdicia energía; sincroniza la forma con el momento del éxito.
De la espina al hueso humano: El futuro médico
Este hallazgo de 2017 no es una curiosidad marina; es el mapa de la soberanía médica de Israel.
Aunque no vivimos en el agua, nuestras células óseas podrían estar utilizando este mismo método de «paquetes concentrados».
Entender cómo una célula selecciona el calcio y expulsa el sodio puede llegar a ser la clave para derrotar la osteoporosis y liderar la regeneración ósea global.
Lo que Addadi y Weiner observaron es el manual de instrucciones para la medicina del siglo XXI.
Fuente: http:/www.latamisrael.com
