El fosfato de calcio es un biomineral generalizado en el reino animal: los huesos y los dientes consisten en gran medida en esta sustancia mineral muy resistente. Los investigadores de la Universidad de Bonn ahora podrían demostrar por primera vez la presencia de fosfato de calcio como biomineral estructural en las plantas superiores.la sustancia proporciona la "mordida" necesaria a los pelos punzantes de los representantes de la familia de las ortigas Loasaceae. Endurece los tricomas, que sirven como defensa herbívora. Por el contrario, nuestras ortigas nativas tienen pelos punzantes endurecidos por sílice cristalina.Los resultados del estudio ahora se publican en la revista Informes científicos
Los animales solo se los comen una vez: cuando la lengua toca los tricomas diminutos de las ortigas de roca Loasaceae, las puntas de los pelos punzantes se rompen y un cóctel doloroso se vierte en el tejido sensible. Estas plantas bien defendidas tienen su centro dediversidad en los Andes sudamericanos. "El mecanismo es muy similar al de nuestras ortigas conocidas", dice el profesor Dr. Maximilian Weigend del Instituto Nees para la Biodiversidad de las Plantas en la Universidad de Bonn. Hay diferencias adicionales entresolo ortigas y ortigas de roca, que solo están distantemente relacionadas, aparte de su apariencia diferente: las ortigas nativas fortalecen sus pelos con forma de aguja con sílice, mientras que sus contrapartes sudamericanas de floración espectacular emplean fosfato de calcio para ese propósito.
El fosfato de calcio nunca antes se había documentado como un biomineral estructural en las plantas superiores. "La composición mineral de los pelos punzantes es muy similar a la de los dientes humanos o animales", dice el profesor Weigend, quien ha estado investigando las ortigas de roca muy diversasdurante los últimos 25 años. Muchos científicos notaron previamente los pelos sorprendentemente ásperos de este grupo de plantas, pero nadie terminó investigando su composición química. Los botánicos investigaron los pelos punzantes, construidos como jeringas hipodérmicas, con su propio microscopio electrónico y en colaboracióncon colegas del Instituto Steinmann de Geología, Mineralogía y Paleontología y el Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Bonn.
puntas de los pelos punzantes estructuralmente similares al hormigón armado
Podría demostrarse que especialmente las puntas mecánicamente muy estresadas de los pelos están incrustadas con fosfato de calcio. "Este es esencialmente un material compuesto, estructuralmente similar al hormigón armado", explica el profesor Weigend. La celulosa fibrosa como el material típico deLa pared celular de las plantas proporciona el andamiaje y está densamente incrustada con pequeños cristales de fosfato de calcio. El científico de la Universidad de Bonn está convencido de que "esto hace que los pelos punzantes sean inusualmente rígidos".
Todavía no está claro por qué las ortigas de roca evolucionaron este tipo particular de biomineralización, mientras que la mayoría de las plantas usan sílice o carbonato de calcio como biominerales estructurales. "Una razón común para cualquier solución dada en la evolución es que un organismo posee o carece de una vía metabólica particular,"dice el profesor Weigend. Sin embargo, las ortigas de roca pueden metabolizar la sílice y usarla como biomineral estructural, junto con el fosfato de calcio. Actualmente no se entiende por qué es particularmente el fosfato de calcio el que se usa en las puntas de los pelos punzantes,la misma sustancia en la que también consisten las piezas bucales de sus enemigos. "En la actualidad solo podemos especular sobre las razones adaptativas de esto. Pero parece que las ortigas de roca rinden en especie: un diente por diente" se ríe el biólogo de BonnUniversidad.
Biónica: tricomas vegetales como plantillas para sustitutos óseos
Los proyectos de investigación adicionales están dirigidos a investigar qué otras plantas pueden usar fosfato de calcio estructural para enfrentar desafíos en su entorno natural y qué ventajas biomecánicas este material transmite a las plantas. El descubrimiento también es potencialmente relevante para aplicaciones biónicas ". Sustitutos óseos quirúrgicostienen que ser altamente compatibles con los tejidos, es probable que el compuesto de celulosa cumpla ese criterio ", dice el profesor Weigend. Otros investigadores han realizado los primeros intentos de producir un compuesto de fosfato de calcio y celulosa artificial, pero hasta ahora se desconocía una plantilla natural.el compuesto de fosfato de celulosa y calcio en ortigas de roca podría ser tal plantilla.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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