¿Cómo se forma la concha de moluscos?
La biomineralización es un fenómeno biológico mediante el cual los organismos forman de manera controlada compuestos inorgánicos. Las conchas de moluscos están construidas mayormente con un material frágil como el carbonato de calcio, sin embargo, algunos de sus polimorfos alcanzan tensiones de fractura de más de un orden de magnitud superiores a los compuestos puros de origen mineral. La cristalización es dirigida por procesos bioquímicos con deposición alternada de cristales de aragonita, calcita o nácar y una matriz orgánica, constituida por proteínas, quitina y polisacáridos, que no excede el 1% en volumen. El mecanismo por el cual las conchas son sintetizadas aún no es claro, por lo que el estudio de las proteínas de la concha es necesario para poder entender su papel en el proceso de formación de la concha. En esta revisión, se describen las conchas de moluscos, las diferentes arquitecturas que presentan, así como las moléculas y mecanismos propuestos en el proceso de biomineralización de estas estructuras y su importancia tanto biológica como biotecnológica. Palabras clave: biomineralización, moluscos, calcita, aragonita
Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR), La Paz, Baja California Sur, México.
Formación concha de moluscos La concha de moluscos Las conchas de moluscos son uno de los minerales biogénicos más abundantes. Están compuestas por 99% de carbonato de calcio y 1% de una matriz orgánica (Lowenstam y Weiner, 1989). Las capas de la concha están formadas de diferentes polimorfos de carbonato de calcio, como son aragonita, calcita o nácar, lo que produce diferentes microestructuras de estos minerales. La matriz orgánica de la concha está constituida por proteínas, quitina y polisacáridos, los cuales juegan un papel fundamental en la formación de los cristales de carbonato (Zhang y Zhang, 2006). Las proteínas de la matriz o SMPs (por sus siglas en inglés, shell matrix proteins) se sintetizan en las células epiteliales de diferentes regiones del manto de moluscos.
La SMPs que se sintetizan en la parte externa del manto se han asociado con la formación de calcita, mientras que la región dorsal está relacionada con la formación de aragonita (Zhang y Zhang, 2006). En la mayoría de los moluscos, la capa externa o periostraco, está formada de compuestos orgánicos y no está calcificada (Checa y Harper, 2010). Las capas internas están formadas de polimorfos de aragonita y/o calcita, y raras veces vaterita. Las diferencias entre los polimorfos formados y la estructura que forman, generan diferentes microestructuras complejas que presentan una arquitectura precisa a diferentes escalas tales como prismática, nacarada, foliada, lamelar cruzada o microestructuras homogéneas (Carter, 1990; Chateigner et al., 2000; Furuhashi et al., 2009).