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Cómo hacen criaturas de mar como los erizos para obtener el calcio que necesitan para construir estructuras rígidas?

calcio

Créditos de las imagenes: CCO.

Algunas criaturas marinas se cubren con caparazones rígidos y espinas, mientras que los vertebrados construyen su esqueleto utilizando los mismos minerales.

¿Cómo estos animales obtienen el calcio que necesitan para construir estas fuertes estructuras minerales?

Los profesores Lia Addadi y Steve Weiner, del Departamento de Biología Estructural del Instituto Weizmann de Ciencia, se plantearon esta pregunta en el caso específico de los erizos de mar, que precisan extraer varios iones de calcio del agua del marpara 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.

“Por lo que hay que volver un paso atrás: ¿Cómo inicialmente obtienen los iones de calcio necesarios para hacer este material?” dice 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 Carl Zeiss en Alemania, y el Dr. Sefi Addadi, de la Unidad Central de Servicios de Biología del Instituto Weizmann de Ciencia.

Técnicas de vanguardia bastante nuevas les permitió 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.

“Incluso unos pocos años atrás no hubiéramos podido realizar este estudio,” dice Addadi.

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, evidentemente creando paquetes concentrados de calcio para que construyan sus espinas.

Este método podría ser energética mente más eficiente que absorber 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.

Addadi y Weiner señalan que no es la primera vez que la absorción de este tipo de ion de calcio ha sido observada.

Hace una década, el Prof. Jonathan Erez, de la Universidad Hebrea de Jerusalem, 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.

 
 

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