Un team internazionale di ricercatori, guidato dall'Università di Manchester, ha utilizzato la struttura di Diamond Light Source del Regno Unito (nella foto sopra) per visualizzare per la prima volta la posizione precisa e la chimica dietro la crescita ossea. La loro ricerca ha fornito nuove informazioni su come crescono e si sviluppano le ossa, e come le tracce di metallo trovate nelle ossa svolgano un ruolo vitale in questo processo.

Il team ha analizzato come crescono le ossa dei mammiferi studiando la crescita dello scheletro dei roditori e come questo processo collega l'uomo comune e il supereroe immaginario Logan.

A differenza di Wolverine degli X-Men, i mammiferi non hanno ovviamente artigli di metallo. Però, tutti i vertebrati, compresi i mammiferi si affidano a minuscole concentrazioni di metalli in tracce nelle nostre ossa per controllare la loro formazione, crescita e riparazione.

Lo scheletro di Wolverine è realizzato con la lega fittizia di adamantio, considerando che i metalli in tracce trovati nelle ossa umane includono il rame, calcio, zinco e stronzio.

"La ragione per cui l'osso deve essere in grado di immagazzinare questi metalli è che molti processi biologici si basano su tracce minime di elementi chimici come zinco e stronzio, " ha detto la dottoressa Jennifer Anné. "Un buon esempio di ciò è ciò che stiamo vedendo nello scheletro in via di sviluppo del nostro topo".

Il processo responsabile dello sviluppo della maggior parte delle ossa del corpo (ossificazione endocondrale) è stratificato in aree di attività distinte dal centro dell'osso in via di sviluppo alle sue estremità. Queste aree possono essere classificate in modo semplicistico in tre categorie:cartilagine, osso sostitutivo e mineralizzato (ossificato).

Un processo apparentemente semplice in tre fasi, dalla cartilagine molle all'osso mineralizzato, è in realtà un complesso cocktail di ormoni della crescita e proteine ​​che pochi comprendono appieno. Per fortuna, questi processi ottengono un piccolo aiuto dalla tavola periodica che lascia impronte digitali elementari che ora sono state identificate e lette dal team.

L'autrice principale, la dott.ssa Jennifer Anné, spiega come lo studio di queste impronte digitali ci dirà di più su come si formano le ossa:"Abbiamo scoperto che i diversi passaggi che si verificano mentre lo scheletro passa dalla cartilagine all'osso sono stati evidenziati nell'elemento corrispondente necessario affinché si verifichi questo processo. Puoi vedere un'istantanea di questi processi che si verificano in tutto l'arto; qualcosa che non è stato ripreso prima".

Sebbene sia noto che alcuni metalli possono aiutare la salute delle ossa, questa è la prima volta che questi aiutanti di metallo sono stati ripresi spazialmente mentre tessono la loro impalcatura ossea. I raggi X intensamente luminosi generati da Diamond hanno permesso al team di produrre immagini dettagliate di dove si trovavano questi minuscoli metalli all'interno delle minuscole ossa dell'arto del topo.

Il coautore, il dottor Nicholas Edwards dell'Università di Manchester, ha dichiarato:"Ci concentriamo sugli oligoelementi piuttosto che sulle proteine ​​stesse a causa del potenziale di conservazione dei metalli, il che significa che possiamo immaginare i processi biologici dal recente all'antico".

Questa non è l'unica volta che il team ha usato questa luce a raggi X, che è 10 miliardi di volte più luminoso di quello del Sole, per visualizzare la chimica nell'osso. Il loro lavoro precedente ha esaminato la splendida conservazione della biochimica negli organismi fossili, negli uccelli, dinosauri, lamantini e piante fino a 150 milioni di anni. I risultati di questo lavoro evidenziano non solo l'importanza dell'imaging basato su sincrotrone, ma suggeriscono anche le possibilità future.

Professor Fred Mosselmans, Science Leader sulla linea di luce I18 a Diamond, ha dichiarato: "Siamo orgogliosi di supportare un ampio portafoglio di ricerca sulle ossa attraverso una serie di nostre linee di luce, e questo è un altro buon esempio di come supportiamo la ricerca interdisciplinare in Diamond. I18 consente ai ricercatori di rilevare e quantificare gli elementi utilizzando un minuscolo raggio di raggi X. La tecnica è incredibilmente sensibile, quindi dove gli elementi sono presenti in piccole concentrazioni, la nostra linea di luce è ancora in grado di rilevarli. Questo è utile nella scienza dei materiali, chimica, scienza ambientale, così come la biologia."

Il gruppo di ricerca effettuerà la scansione di nuovo materiale fossile presso la Stanford Synchrotron Radiation Lightsource in California questa primavera. La ricerca sul topo verrà utilizzata per aiutare il team a identificare l'ossificazione e altri processi ossei come il rimodellamento e la sostituzione della cartilagine nei reperti fossili, dai topi fossili ai dinosauri.