Wikipedia.org. Foto: Adam Amsterdam, Instituto Tecnológico de Massachusetts, Boston, Massachusetts, Estados Unidos
Los científicos del Instituto Weizmann analizaron todo el proceso de formación de cristales biológicos que, por ejemplo, son responsables de los distintos colores de los animales y desempeñan un papel importante en su adaptabilidad.
Los peces, camaleones, cangrejos y muchos otros animales pueden crear cristales naturales. Son necesarios para la visión, el camuflaje, la regulación del calor y la transmisión de señales. Los cristales “vivos” constan de sólo dos moléculas: guanina e hipoxantina, pero son sorprendentemente diversos en sus formas y propiedades ópticas.
En un estudio publicado en la revista Nature Chemical Biology, los científicos del Instituto Weizmann mostraron qué “recetas biológicas” utilizan las células para preparar cristales a partir de dos ingredientes principales: guanina e hipoxantina.
Los científicos se centraron en un pez pequeño y transparente, el pez cebra (Danio rerio), cuyo cuerpo está cubierto de cristales de colores. Estos cristales son diferentes. La cubierta protectora de las branquias es plateada, los ojos reflejan una luz azulada y las células de la piel brillan de color amarillo o azul.
Al analizar en detalle los cristales del pez cebra, los investigadores notaron que su forma dependía de la proporción entre las moléculas de guanina e hipoxantina. Es un poco como recetas de cocina que utilizan dos ingredientes, pero diferentes proporciones producen platos completamente diferentes.
La proporción de guanina a hipoxantina en un cristal cambia su estructura, sus propiedades ópticas y la forma en que el cuerpo lo usa. Al medir la proporción de estos componentes moleculares en los cristales de pescado, los investigadores pudieron recrear artificialmente tres cristales de pez cebra diferentes en el laboratorio, cada uno de los cuales contenía una proporción diferente de guanina e hipoxantina.
Los científicos han aislado las células que producen cristales (llamadas iridóforos) y descifrado los mecanismos biológicos que permiten a las células crear cristales “por encargo”. Las investigaciones han demostrado que cada grupo de iridóforos tiene un equilibrio único de enzimas y es este equilibrio único en la célula el que determina la relación entre los componentes básicos de cada cristal y, como consecuencia, la estructura y función del cristal en varios tejidos.
El coautor Dr. Dvir Gur dice: “En los seres humanos sólo hay una enzima responsable de producir guanina, pero en los peces hemos identificado hasta cinco de estas enzimas”, explica.
El científico dice: “Hemos descubierto toda la historia de principio a fin: desde los genes que permiten a los peces producir una amplia gama de enzimas que realizan funciones similares pero diferentes, desde el nivel de expresión único de cada enzima en las células, hasta cómo La presencia de enzimas determina la relación entre los diferentes componentes básicos de los cristales y, por tanto, sus características”.
Los científicos escriben que los resultados no sólo profundizan nuestra comprensión de la naturaleza y sugieren una nueva forma de producción de materiales, sino que también resaltan la belleza y la simplicidad de la naturaleza: vemos cómo sólo dos estructuras moleculares simples crean toda la diversidad de formas y funciones de ” cristales vivos.