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Creare spine dall’acqua di mare

Pubblicato da Scubamonitor in Echinodermi · 21/2/2017 12:27:00
Tags: ricci, di, mare, calcio, trasporto, scheletro, bio, mineralizzazione


Come, creature come i ricci di mare, catturano il calcio di cui hanno bisogno per costruire le loro rigide strutture? Un recente studio getta nuova luce su questo mistero.
Alcuni individui si rivestono di duri involucri e spine mentre, dagli stessi minerali, i vertebrati ricavano uno scheletro. Come ottengono questi animali il calcio di cui necessitano, per costruire queste resistenti strutture minerali? 
Scienziati del Weizmann Institute of Science's Structural Biology Department si sono fatti questa domanda relativamente ai ricci di mare, che hanno bisogno di estrarre un certo numero di ioni calcio dall’acqua di mare per costruire le loro spine. La risposta è stata sorprendente e potrebbe cambiare il modo in cui gli scienziati la pensano sui processi di biomineralizzazione.
Diversi anni fa alcuni ricercatori avevano scoperto che i ricci di mare costruivano le loro spine per mezzo di piccoli pacchetti di materiale “non organizzato” che induriscono a formare cristalli quando depositati. Così ci si è chiesti: come ottengono, in primo luogo, gli ioni calcio di cui hanno bisogno per costruire questo materiale? Il calcio libero in acqua di mare è poco abbondante, quindi essi hanno bisogno di un metodo efficace per estrarre e concentrare gli ioni.
Per rispondere alla domanda ai ricercatori servivano dei metodi per osservare le cellule degli animali “così come sono” cioè come sono nella vita, acqua inclusa. Per questo il gruppo si rivolse alla Carl Zeiss Microscopy in Germania e al Weizmann Institute of Science's Life Sciences. Tecniche d’avanguardia hanno permesso loro di osservare fette sottili di cellule di embrioni di ricci di mare e quindi di ricostruire immagini tridimensionali di queste cellule e del loro consumo di ioni calcio marcati. Le immagini hanno mostrato che le cellule larvali dei ricci di mare in realtà “bevono” l’acqua di mare, assorbendo gocce d’acqua e utilizzando gli ioni nell’acqua all’interno della cellula. Tutto ciò contrasta con la teoria che queste cellule catturano ioni solo uno alla volta, attraverso speciali canali nelle loro membrane esterne. Le cellule da loro osservate erano piene di un sistema di bolle, chiamate vacuoli, che accumulano ioni calcio, creando chiaramente pacchetti concentrati di ioni calcio per costruire le spine.
Questo metodo potrebbe essere più efficiente, da un punto di vista energetico, che prendere ioni attraverso i canali, ma presenta un altro problema: le cellule devono essere capaci di scegliere il calcio come pure di espellere altri ioni nell’acqua, specialmente il sodio e il cloruro.
Questa non è la prima volta in cui viene osservato questo tipo di assunzione di ioni calcio. Il Prof. Jonathan Erez della Hebrew University of Jerusalem descrisse questo fenomeno in microrganismi a scheletro duro a singole cellule chiamati foraminiferi, una decina di anni fa. Allora si pensava fosse una “curiosità” ma trovare il medesimo processo in due differenti creature suggerisce che questo potrebbe essere abbastanza diffuso. Anche le cellule che costruiscono le nostre ossa, pur non vivendo in acqua di mare, potrebbero usare un meccanismo simile per ottenere il calcio.

PhotoCredit: Image courtesy of Weizmann Institute of Science




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