El esqueleto formado por un coral juega un papel clave en el almacenamiento de dióxido de carbono atmosférico. Estudios anteriores se han centrado en el proceso por el cual los corales adultos producen minerales que endurecen los tejidos existentes para formar el esqueleto, pero la etapa exacta en la que se inician los coralestodo el proceso de mineralización ha sido un misterio, hasta ahora.
Por primera vez, los investigadores han identificado el proceso biológico de mineralización que ocurre en un coral joven que cambia de la etapa de plancton natación a la etapa de "asentamiento" en la que forma el esqueleto de los minerales que protegen a su colonia. El descubrimientoEs importante para comprender el proceso de formación de arrecifes de coral y proteger a las criaturas marinas del daño ecológico asociado con el calentamiento global. También tiene implicaciones para los nuevos desarrollos biotecnológicos que utilizan extracciones de coral para regenerar y reconstruir los huesos humanos.
La investigación fue realizada por el Prof. Gil Goobes, del Departamento de Química de la Universidad de Bar-Ilan, el Dr. Tali Mass, de la Escuela de Ciencias Marinas Leon H. Charney de la Universidad de Haifa, y el Dr. Anat Akiva yDr. Iddo Pinkas, del Instituto de Ciencia Weizmann en Israel. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .
Los corales comienzan su vida como pólipos de plancton que "nadan" libremente en el mar. En algún momento, el pólipo pasa a una etapa "establecida" en la que comienza la formación del esqueleto. Este es un proceso en el que el pólipo secreta carbonato de calciomuy rápidamente para formar y proteger la colonia de arrecifes. El desarrollo adecuado de pólipos en la etapa establecida es crucial para el correcto desarrollo de los arrecifes de coral.
En el estudio actual, los investigadores examinaron el proceso biológico que ocurre a lo largo de estas dos etapas. Para este propósito, aplicaron un enfoque multidisciplinario usando microscopía electrónica avanzada, espectroscopía micro-Raman y técnicas de espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN para la primeratiempo para probar los procesos internos involucrados en la producción de esqueletos.
Los investigadores analizaron la expresión génica tanto en la fase de natación como en la asentada y vieron la maduración de los minerales. Mediante el análisis de genes pudieron determinar que se habían generado diferentes proteínas.
Encontraron que genes específicos activan proteínas ricas en glutamato en la primera fase natación, pero tan pronto como el pólipo se asienta y comienza a secretar rápidamente carbonato de calcio, diferentes genes activan proteínas ricas en aspartato ".La presencia de proteínas ricas en glutamato dentro del material mineral de carbonato de calcio inmaduro y proteínas ricas en aspartato dentro del carbonato de calcio cristalino del esqueleto, dice el profesor Goobes. "En otras palabras, hemos demostrado la relación entre la información genética y la actividad de regulación realizadapor proteínas. La importancia inmediata de estos hallazgos radica en comprender el proceso de formación de los arrecifes de coral y en conservar a las criaturas marinas del daño ecológico asociado con el cambio climático ".
Saber exactamente qué proteínas se usan para acelerar el crecimiento mineral en los corales tiene importantes puntos de vista para comprender qué acelera el crecimiento óseo en los humanos, ya que muchas de las proteínas esqueléticas de coral tienen una sorprendente similitud con las proteínas óseas en los humanos. Comprender el proceso biológico también es esencialpaso a imitarlo y adaptarlo a los humanos en términos de curar fracturas o incluso tratar problemas esqueléticos y espinales más profundos ". En este estudio hemos descubierto cómo se puede regular el crecimiento esquelético. Esto avanzará el desarrollo de nuevas técnicas biotecnológicas para el huesotrasplantes en el cuerpo humano. Aunque estamos muy lejos de comprender el mecanismo por el cual los humanos forman un esqueleto, el presente estudio es un paso importante para identificar los genes y proteínas responsables de este proceso ", concluyen el Dr. Mass y el Prof. Goobes.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de la Fundación de Ciencias de Israel, la Fundación Binacional de Ciencias Estados Unidos-Israel y la Comisión Europea de Investigación.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bar-Ilan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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