de Bob Yirka , Phys.org
Uma equipa de investigadores com membros de França, Alemanha e Israel descobriu que as proteínas que compõem os filamentos axiais são responsáveis pelos meios pelos quais as esponjas marinhas desenvolvem esqueletos de vidro. Em seu trabalho publicado no site de acesso aberto Science Advances, o grupo descreve seu estudo das criaturas marinhas, o que encontraram e porque acreditam que seu trabalho poderia levar a avanços na criação de materiais para uso em novos dispositivos optoeletrônicos.
As esponjas marinhas, os pesquisadores observam, são algumas das criaturas mais antigas dos registros fósseis da Terra que mostram que datam de meio bilhão de anos atrás. Ao longo desse tempo, os pesquisadores também notam, eles evoluíram para crescer estruturas de vidro espinhosas que compõem seus apêndices únicos (estranhamente, eles não têm tecidos ou órgãos). Eles notam ainda que pouca pesquisa foi feita para entender melhor como tais estruturas emergem à medida que a criatura amadurece, o que é lamentável, pois é claro que eles o fazem sem a necessidade de fornos de fogo quente. Para aprender como as criaturas marinhas são capazes de criar estruturas de vidro, os pesquisadores olharam para três tipos de esponjas e mais especificamente para as suas espículas distintas (estruturas em forma de agulha).
A equipe usou difração de raios X e um microscópio eletrônico para olhar mais de perto as espículas e os filamentos axiais em torno dos quais elas se formam. Ao fazer isso, o grupo descobriu que os filamentos eram feitos de proteínas empilhadas em uma estrutura cristalina hexagonal. Os pesquisadores observaram que as estruturas eram quase as mesmas para todas as três esponjas que examinaram, embora cada uma tenha formas espiculares únicas: tipo agulha para Thethyra aurantium, ramos de três vias para Stryphnus ponderosus e orbes de spikey para Geodia cydonium. As diferenças nas formas resultantes, a equipa encontrou, foram devidas à forma como as proteínas foram espaçadas e dispostas. O vidro existe como depósitos de sílica na espícula – a proteína serve como modelo.
Os pesquisadores sugerem que mais estudo das criaturas pode levar ao desenvolvimento de um mecanismo similar para a fabricação de pequenos componentes de vidro para uso em dispositivos optoeletrônicos, plasmônicos e talvez células solares.
Mais informações: Vanessa Schoeppler et al. Moldando arquiteturas de vidro altamente regular: Uma lição da natureza, Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.aao2047
Abstract
Pesquisadores descobriram que as proteínas subjacentes à formação de apêndices cristalinos são responsáveis pelo crescimento simétrico de vários tipos de espículas de forma distinta (ou estruturas em forma de agulha) em esponjas marinhas – um dos mais antigos organismos multicelulares cujo registro fóssil data de mais de meio bilhão de anos. Dizem que suas descobertas fornecem uma visão de como estruturas simétricas se desenvolvem em organismos biológicos e podem ser potencialmente aplicadas a tecnologias que usam materiais nanocristalinos, como cristais inorgânicos minúsculos feitos pelo homem, atualmente em exploração para uma variedade de aplicações. Até hoje, os mecanismos envolvidos na formação de cristais em organismos vivos ainda são largamente desconhecidos, levando Vanessa Schoeppler e colegas a investigar mais a organização tridimensional de ramos espinhosos chamados filamentos axiais que compõem as espículas das esponjas. Os autores concentraram-se em três tipos de esponjas marinhas da classe Demospongiae: strongyloxea (Tethya aurantium) em forma de agulha, dichotriaenes (Stryphnus ponderosus) em forma de tetrápode e sterrasters (Geodia cydonium) com espículas esféricas hiperbranqueadas. Curiosamente, os resultados mostraram que os cristais de proteínas que compõem os filamentos ditam o comportamento de ramificação das espículas de esponja. Os autores salientam que enquanto as esponjas estudadas exibem espículas com formas diferentes, todas elas compartilham características idênticas relacionadas aos cristais protéicos que fazem parte do filamento axial. Schoeppler et al. notam que é necessária uma investigação adicional sobre a regulação da ramificação do filamento, para potencialmente ajudar a orientar o futuro desenvolvimento de novos materiais para células solares, plasmônicos, optoeletrônicos e sensoriais
Informações do diário: Avanços da ciência