Com'è possibile che le uova di gallina fecondate riescano a resistere alla frattura dall'esterno, mentre allo stesso tempo, sono abbastanza deboli da rompersi dall'interno durante la schiusa dei pulcini? È tutto nella nanostruttura del guscio d'uovo, secondo un nuovo studio condotto dagli scienziati della McGill University.

Le scoperte, segnalato oggi in Progressi scientifici , potrebbe avere importanti implicazioni per la sicurezza alimentare nell'agroindustria.

Gli uccelli hanno beneficiato di milioni di anni di evoluzione per creare il guscio d'uovo perfetto, un sottile, camera biomineralizzata protettiva per la crescita embrionale che contiene tutti i nutrienti necessari per la crescita di un pulcino. Il guscio, non essendo troppo forte, ma anche non troppo debole (essendo "giusto" potrebbe dire Riccioli d'Oro), è resistente alla frattura fino al momento della schiusa.

Ma cosa dà esattamente ai gusci d'uovo degli uccelli queste caratteristiche uniche?

Per scoprirlo, Il team di ricerca di Marc McKee presso la Facoltà di Odontoiatria della McGill, insieme al gruppo di Richard Chromik in Engineering e altri colleghi, ha utilizzato nuove tecniche di preparazione del campione per esporre l'interno dei gusci d'uovo per studiarne la nanostruttura molecolare e le proprietà meccaniche.

"I gusci d'uovo sono notoriamente difficili da studiare con i mezzi tradizionali, perché si rompono facilmente quando proviamo a fare una fetta sottile per l'imaging al microscopio elettronico, "dice McKee, che è anche professore presso il Dipartimento di Anatomia e Biologia Cellulare della McGill.

"Grazie a un nuovo sistema di sezionamento del fascio di ioni focalizzato recentemente ottenuto dalla McGill's Facility for Electron Microscopy Research, siamo stati in grado di tagliare accuratamente e sottilmente il campione e di visualizzare l'interno del guscio".

I gusci d'uovo sono fatti di materia sia inorganica che organica, questo è minerale contenente calcio e proteine ​​abbondanti. Studente laureato Dimitra Athanasiadou, il primo autore dello studio, scoperto che un fattore che determina la resistenza del guscio è la presenza di minerali nanostrutturati associati all'osteopontina, una proteina del guscio d'uovo che si trova anche in materiali biologici compositi come l'osso.

Uno sguardo alla biologia dell'uovo

I risultati forniscono anche informazioni sulla biologia e sullo sviluppo degli embrioni di pollo nelle uova fecondate e incubate. Le uova sono sufficientemente dure quando deposte e durante la cova per proteggerle dalla rottura. Mentre il pulcino cresce all'interno del guscio d'uovo, ha bisogno di calcio per formare le sue ossa. Durante l'incubazione delle uova, la parte interna del guscio si dissolve per fornire questo apporto di ioni minerali, mentre allo stesso tempo indebolisce il guscio tanto da essere rotto dal pulcino da cova. Utilizzando la microscopia a forza atomica, e metodi di imaging a raggi X e elettronici, Il team di collaboratori del professor McKee ha scoperto che questa relazione a doppia funzione è possibile grazie a piccoli cambiamenti nella nanostruttura del guscio che si verificano durante l'incubazione delle uova.

In esperimenti paralleli, i ricercatori sono stati anche in grado di ricreare una nanostruttura simile a quella che hanno scoperto nel guscio aggiungendo osteopontina ai cristalli minerali cresciuti in laboratorio. Il professor McKee ritiene che una migliore comprensione del ruolo delle proteine ​​negli eventi di calcificazione che guidano l'indurimento e la forza del guscio d'uovo attraverso la biomineralizzazione potrebbe avere importanti implicazioni per la sicurezza alimentare.

"Circa il 10-20% delle uova di gallina si rompono o si rompono, che aumenta il rischio di avvelenamento da Salmonella, " dice McKee. "Capire come la nanostruttura minerale contribuisce alla resistenza del guscio consentirà la selezione dei tratti genetici nelle galline ovaiole per produrre uova costantemente più forti per una maggiore sicurezza alimentare".