Las diatomeas construyen cajas fuertes e intrincadas utilizando proteínas para organizar los minerales.
Introducción
Entre las estructuras más intrincadas, fascinantes e inspiradoras que existen se encuentran las conchas de organismos microscópicos unicelulares conocidos como diatomeas. Las diatomeas, que se encuentran en lagos, ríos y océanos de todo el mundo, extraen el sílice mineral del agua que las rodea y lo transforman en contenedores asombrosamente intrincados, cuya forma varía de una especie a otra. Este material es el más resistente en relación con su peso que se conoce en la naturaleza y ofrece a sus dueños una variedad de beneficios. Protege de los depredadores. Sus propiedades similares a las de las lentes pueden convertir la dañina luz ultravioleta en rayos que los microbios pueden recolectar para obtener energía. Y las estructuras pueden permitir la entrada selectiva de nutrientes mientras filtran los organismos dañinos.
El proceso de elaboración de una frústula se parece a una línea de montaje con varias proteínas como trabajadores de la línea.
La estrategia
La concha de una diatomea se llama frustularCada frústula consta de una parte superior y una inferior que encajan entre sí como una caja de caramelos. Y cada especie de diatomea forma una estructura con una forma característica (circular, rectangular, incluso en forma de estrella) con un patrón característico de poros. La combinación de poros y material sólido proporciona a las conchas una notable resistencia estructural para su peso. La forma en que están estructuradas también ayuda a mantener a las diatomeas cerca de la superficie del agua, las protege de bacterias y virus y convierte la dañina luz ultravioleta en una longitud de onda que la diatomea puede utilizar para realizar la fotosíntesis.
El proceso de elaboración de un frústulo se asemeja a una cadena de montaje con varios s como los trabajadores de línea. Proteínas conocidas como transportadores de ácido silícico mover la sílice disuelta del agua circundante a una estructura similar a una bolsa dentro de la célula llamada vesícula de depósito de sílice. Allí, otras proteínas unen las moléculas de sílice para formar una estructura dura. Algunas proteínas, llamadas silafinas, hacer pedacitos con poros diminutos. Otros, llamados pleuralinas, ayudar a conectar las partes superior e inferior de la caja. Sin embargo, otros, conocidos como cingulinos, ayudan a formar bandas que envuelven la estructura y la mantienen unida. Un azúcar conocido como quitina ofrece fuerza adicional. Finalmente, la diatomea recubre la estructura con materiales orgánicos conocidos como poliaminas de cadena larga. Los científicos creen que esto ayuda a crear formas personalizadas para distintas especies.
Las posibilidades
El potencial biomimético que ofrecen las frústulas de diatomeas es prácticamente infinito. La construcción porosa ofrece información para crear materiales resistentes pero ligeros para su aplicación en aeronáutica, transporte marítimo, equipamientos recreativos y más. La capacidad de alterar la longitud de onda de la luz podría utilizarse para hacer más eficiente la captura de energía solar. El mecanismo de colocación del material siguiendo con precisión la plantilla de las diatomeas podría informar la impresión 3D de nanoestructuras que podrían utilizarse para filtrado, administración de fármacos, nanorrobótica, lentes, sensores, microelectrónica y otros usos. Y emular las capacidades de construcción de las diatomeas podría proporcionar arena con propiedades personalizadas para su uso en limpiadores, materiales para carreteras y más.
