Un equipo internacional de científicos, con participación española, ha revelado por primera vez que los organismos vivos pueden fabricar biominerales organizados hasta en ocho niveles. La investigación se ha centrado en el esqueleto del coral rojo del Mediterráneo, que tiene un orden cristalográfico “casi perfecto a escala nanométrica”, y podría ayudar a desarrollar nuevos materiales.
“Esta investigación sobre el coral rojo evidencia por primera vez que los biominerales (minerales sintetizados por seres vivos) tienen un orden cristalográfico constituido por hasta ocho niveles jerárquicos de módulos”, explica a SINC Joaquim Garrabou, coautor del estudio y biólogo del Instituto de Ciencias del Mar (CSIC), “de tal manera que cada módulo está formado por otros más pequeños y a su vez, son elementos de otros mayores”.
El estudio se publica en el último número de la revista American Mineralogist, y está liderado por investigadores del Centro Interdisciplinar de Nanociencia de Marsella (Francia), con la colaboración del Instituto Tecnológico de California (EE UU). El trabajo se centra en el coral rojo (Corallium rubrum), un invertebrado de los fondos rocosos del Mediterráneo y del Atlántico oriental.
El esqueleto calcáreo de este coral, muy apreciado para su uso en joyería desde hace miles de años, está formado por “mesocristales” de calcita magnesiana. El concepto de mesocristal hace referencia a una organización cristalográfica de nanopartículas en tres dimensiones dentro de una estructura superior.
Organización cristalográfica del coral rojo a distintas escalas.
Gracias a la observación con técnicas de microscopia electrónica (por difracción de electrones y por transmisión), los investigadores han confirmado que estos cristales se organizan en módulos “orientados de forma similar, pero no estrictamente idéntica”.
De lo imperfecto a lo perfecto
Los resultados del estudio reflejan que se produce una transición progresiva desde un orden cristalográfico “imperfecto” a escala milimétrica hasta otro “casi perfecto” cuando se observa la organización de los cristales a escala nanométrica.
“La descripción de esta modularidad podría ser clave para comprender los mecanismos que están implicados en la construcción de formas complejas en los biominerales a partir de unidades cristalinas elementales”, indica Garrabou.
Si la organización cristalográfica observada en el coral rojo se puede extender a los biominerales de otros seres vivos, ésta podría ser la clave para entender cómo logran crear formas tan complejas para adaptarse mejor al medio ambiente.
“Los conceptos desarrollados en este trabajo también pueden ser muy útiles para diseñar materiales cristalinos sintéticos con formas tridimensionales complejas, actualmente, uno de los desafíos en la ciencia de los materiales”, destaca Garrabou.
El biólogo ha participado además en otro estudio internacional sobre la relación de episodios de calentamiento del agua del Mediterráneo (como el producido por la ola de calor de 2003) y eventos de mortalidad en masa de animales de los fondos marinos, incluido el coral rojo. El investigador alerta de que en el contexto de cambio climático actual “es muy probable que las poblaciones de invertebrados sufran nuevos eventos de mortalidad masiva en el futuro próximo”.
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Referencia bibliográfica:
Daniel Vielzeuf, Nicole Floquet, Dominique Chatain, Françoise Bonneté, Daniel Ferry, Joaquim Garrabou y Edward M. Stolper. “Multilevel modular mesocrystalline organization in red coral”. American Mineralogist 95 (2-3): 242-248, febrero-marzo de 2010.
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