Immagine al microscopio elettronico di spicole di vetro dalla spugna Geodia cydonium. Credito:Gruppo Zlotnikov, B CUBO, TU Dresda
Un team di ricercatori con membri provenienti dalla Francia, Germania e Israele hanno scoperto che le proteine che compongono i filamenti assiali sono responsabili dei mezzi con cui le spugne di mare sviluppano scheletri di vetro. Nel loro articolo pubblicato sul sito ad accesso aperto Progressi scientifici , il gruppo descrive il loro studio sulle creature marine, cosa hanno scoperto e perché credono che il loro lavoro potrebbe portare a progressi nella creazione di materiali da utilizzare in nuovi dispositivi optoelettronici.
spugne di mare, notano i ricercatori, sono alcune delle creature più antiche della Terra:i reperti fossili mostrano che risalgono a mezzo miliardo di anni. Oltre quel tempo, notano anche i ricercatori, si sono evoluti per far crescere strutture di vetro appuntite che costituiscono le loro appendici uniche (stranamente, non hanno tessuti o organi). Notano inoltre che sono state fatte poche ricerche per capire meglio come tali strutture emergono man mano che la creatura matura, che è sfortunato, perché è chiaro che lo fanno senza bisogno di fornaci ardenti. Per imparare come le creature del mare sono in grado di creare strutture in vetro, i ricercatori hanno esaminato tre tipi di spugne e più specificamente le loro distinte spicole (strutture a forma di ago).
Il team ha utilizzato la diffrazione dei raggi X e un microscopio elettronico per osservare più da vicino le spicole e i filamenti assiali attorno ai quali si formano. Così facendo, il gruppo ha scoperto che i filamenti erano costituiti da proteine impilate in una struttura cristallina esagonale. I ricercatori hanno notato che le strutture erano quasi le stesse per tutte e tre le spugne che hanno osservato, sebbene ognuno abbia forme di spicole uniche:aghiformi per Thethyra aurantium, rami a tre vie per Stryphnus ponderosus e sfere appuntite per Geodia cydonium. Le differenze nelle forme risultanti, la squadra ha trovato, erano dovute al modo in cui le proteine erano distanziate e disposte. Il vetro esiste come depositi di silice sulla spicula:la proteina funge da modello.
I ricercatori suggeriscono che ulteriori studi sulle creature potrebbero portare allo sviluppo di un meccanismo simile per la produzione di minuscoli componenti in vetro da utilizzare in dispositivi optoelettronici, plasmonica e forse celle solari.
La morfologia delle spicole demospugnose e dei loro filamenti assiali interni come rivelata dalla microscopia elettronica a scansione. (A) Megascleres dal demosponge T. aurantium. Barra della scala, 100mm. Riquadro:Sezione trasversale della spicola ottenuta mediante fascio ionico focalizzato (FIB). Barra della scala, 1 mm. (B) Megasclere dal demosponge S. ponderosus. Barra della scala, 100mm. Riquadro:sezioni trasversali del fusto principale della spicola ottenute da FIB. Barra della scala, 1 mm. Nota:alcune punte delle spicole si sono rotte durante la preparazione del campione e sembrano piatte. (C a E) Microscleres dal demosponge G. cydonium a diversi livelli di maturazione, da una spicola completamente matura a una immatura, rispettivamente. Credito:Schoepler et al., Sci. avv. 2017;3:eaao2047
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