de Bob Yirka , Phys.org
O echipă de cercetători cu membri din Franța, Germania și Israel a descoperit că proteinele care alcătuiesc filamentele axiale sunt responsabile pentru mijloacele prin care bureții de mare dezvoltă schelete de sticlă. În lucrarea lor publicată pe site-ul cu acces liber Science Advances, grupul descrie studiul lor asupra creaturilor marine, ceea ce au descoperit și de ce cred că munca lor ar putea duce la progrese în crearea de materiale care să fie utilizate în noi dispozitive optoelectronice.
Bureții de mare, notează cercetătorii, sunt unele dintre cele mai vechi creaturi de pe Pământ – înregistrările fosile arată că datează de o jumătate de miliard de ani. De-a lungul acestui timp, mai notează cercetătorii, ei au evoluat pentru a crește structuri de sticlă cu țepi care alcătuiesc apendicele lor unice (în mod ciudat, nu au țesuturi sau organe). Ei mai notează că s-au făcut puține cercetări pentru a înțelege mai bine cum apar astfel de structuri pe măsură ce creatura se maturizează, ceea ce este regretabil, deoarece este clar că fac acest lucru fără a fi nevoie de cuptoare fierbinți. Pentru a afla cum reușesc creaturile marine să creeze structuri de sticlă, cercetătorii au analizat trei tipuri de bureți și, mai precis, spiculele lor distincte (structuri în formă de ac).
Echipa a folosit difracția razelor X și un microscop electronic pentru a examina mai îndeaproape spiculele și filamentele axiale în jurul cărora se formează. Procedând astfel, grupul a descoperit că filamentele erau alcătuite din proteine stivuite într-o structură cristalină hexagonală. Cercetătorii au observat că structurile erau aproape aceleași pentru toți cei trei bureți pe care i-au analizat, deși fiecare dintre ei are forme unice de spiculețe: în formă de ac pentru Thethyra aurantium, ramuri în trei direcții pentru Stryphnus ponderosus și sfere cu țepi pentru Geodia cydonium. Echipa a descoperit că diferențele în formele rezultate se datorează modului în care proteinele au fost distanțate și aranjate. Sticla există sub formă de depozite de siliciu pe spiculețe – proteinele servesc drept șablon.
Cercetătorii sugerează că un studiu mai aprofundat al creaturilor ar putea duce la dezvoltarea unui mecanism similar pentru fabricarea unor componente minuscule de sticlă pentru utilizarea în dispozitive optoelectronice, plasmonică și, probabil, celule solare.
Mai multe informații: Vanessa Schoeppler et al. Shaping highly regular glass architectures: O lecție de la natură, Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.aao2047
Abstract
Cercetătorii au descoperit că proteinele care stau la baza formării apendicelor asemănătoare cristalelor sunt responsabile pentru creșterea simetrică a diferitelor tipuri de spicule (sau structuri ascuțite, în formă de ace) cu forme distincte la bureții marini – unul dintre cele mai vechi organisme multicelulare, a cărui înregistrare fosilă datează de peste o jumătate de miliard de ani. Aceștia spun că descoperirile lor oferă o perspectivă asupra modului în care se dezvoltă structurile simetrice în organismele biologice și că pot fi aplicate potențial la tehnologiile care utilizează materiale nanocristaline, cum ar fi cristalele minuscule anorganice fabricate de om, care sunt în prezent în curs de explorare pentru o varietate de aplicații. Până în prezent, mecanismele implicate în formarea cristalelor în organismele vii sunt încă în mare parte necunoscute, ceea ce i-a determinat pe Vanessa Schoeppler și colegii săi să investigheze în continuare organizarea tridimensională a ramurilor spinoase numite filamente axiale care alcătuiesc spiculele bureților. Autorii s-au concentrat asupra a trei tipuri de bureți marini din clasa Demospongiae: strongyloxea în formă de ac (Tethya aurantium), dichotriaene în formă de tetrapod (Stryphnus ponderosus) și sterrasteri (Geodia cydonium) cu spiculețe sferice hiperramificate. În mod interesant, rezultatele au arătat că cristalele de proteine care alcătuiesc filamentele dictează comportamentul de ramificare al spiculelor de burete. Autorii subliniază că, deși bureții studiați prezintă spicule de forme diferite, toți au caracteristici identice legate de cristalele de proteine care fac parte din filamentul axial. Schoeppler et al. notează că sunt necesare investigații suplimentare în ceea ce privește reglarea ramificării filamentelor, pentru a ajuta, eventual, la orientarea viitoarei dezvoltări de materiale noi pentru, de exemplu, celule solare, plasmonică, optoelectronică și detecție
Informații din revistă: Science Advances
.