Screenshot YouTube
Als je ooit naar een sint-jakobsschelp staart, moet je weten dat hij met meer dan 100 ogen naar je staart. Niet alleen dat, maar elk oog is ook een meesterwerk van biologische kristallisatie: duizenden dunne vierkante guaninekristallen zijn betegeld tot een concave spiegel die licht weerkaatst op het bovenliggende netvlies, waardoor de sint-jakobsschelp kan zien.
Dr. Benjamin Palmer van de Ben-Gurion Universiteit van de Negev en promovendus Avital Wagner doken diep in de ogen van sint-jakobsschelpen met behulp van de nieuwste cryo-SEM-microscopie om enkele van de mysteries over deze kristallen te begrijpen. Ze wilden met name begrijpen hoe sint-jakobsschelpen plaatachtige guaninekristallen maken, die sterk reflecterende kristalvlakken uitdrukken, die moeilijk te verkrijgen zijn in het laboratorium.
Ze ontdekten een nieuw, intrigerend facet van guaninekristallen door de ogen van jonge sint-jakobsschelpen in ontwikkeling te bestuderen. De sint-jakobsschelpen kunnen de groei sturen om ultradunne kristallen te vormen door gebruik te maken van voorgemonteerde macromoleculaire vellen.
"Deze natuurlijke productie gaat veel verder dan wat scheikundigen op dit moment synthetisch kunnen reproduceren", legt dr. Palmer uit, "maar ze bieden intrigerende strategieën voor het beheersen van de eigenschappen van synthetische kristallijne materialen die kunnen worden gebruikt voor toekomstige pigmenten die niet afhankelijk zijn van schadelijke chemicaliën, maar in plaats daarvan op natuurlijke processen."
Palmer en Wagner konden het kristalvormingsproces volgen met behulp van een nieuwe cryo-SEM-microscoop die onlangs door Nahum Guzik aan de Ben-Gurion University is geschonken. Dankzij de nieuwste technologische microscopie konden ze de vierkante guaninekristallen zien, iets wat 50 jaar geleden onmogelijk was toen het onderzoek naar de ogen van de sint-jakobsschelp begon.
Een andere merkwaardige bevinding was dat het proces van het maken van deze kristallen opvallend veel lijkt op de vorming van melanine (dat wordt aangetroffen in sproeten).
Hun onderzoek verscheen eerder deze maand in Nature Communications.
Hun studie is de eerste die ultrastructuurkenmerken van biokristallisatie en melanineproductie met elkaar verbindt door aan te tonen dat de twee processen zich vrij gelijkaardig ontwikkelen. "Het is nu waarschijnlijk dat één gemeenschappelijke stamcel deze twee processen regelt bij enorm uiteenlopende dieren", zegt Dr. Palmer van de afdeling Scheikunde.
Andere onderzoekers zijn: Alexander Upcher en Raquel Maria van het Ilse Katz Instituut voor Wetenschap en Technologie op Nanoschaal aan de Universiteit, Thorolf Magnesen van de Universiteit van Bergen, Einat Zelinger van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem en Graça Raposo van het Curie Instituut, CNRS.
