La nanostruttura del guscio delle uova: il segreto della “forza” dei pulcini

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11 Aprile

Com’è possibile che le uova di pollo fecondate riescano a resistere a impatti e pesi abbastanza forti che subiscono dall’esterno e che poi basti il becco di un debole pulcino per aprirle dall’interno?

Sfidate chiunque a rompere un uovo premendo tra indice e pollice i suoi poli. Credetemi, non ce la farà.

Non che sia impossibile in assoluto, ma la sua struttura è tale per cui possiede una grande resistenza alla compressione (che è la forza che imprimiamo schiacciandolo ai poli) mentre ha una scarsa resistenza alla flessione o trazione, cioè la forza che agisce se lo sollecitiamo nella zona del suo equatore.

Ma c’è molto di più se guardiamo non la macrostruttura, ma la sua nanostruttura.

La risposta arriva da un lavoro scientifico che è stato pubblicato due anni fa, ma in questo periodo dell’anno diventa più che mai attuale, dal titolo: “Nanostructure, osteopontin, and mechanical properties of calcitic avian eggshell”.

È stato pubblicato da un team internazionale di ricercatori, che spiega che in realtà il “trucco”  di quella che può sembrare una super forza dei pulcini risieda tutta nella nanostruttura del guscio d’uovo.

Gli uccelli hanno beneficiato di milioni di anni di evoluzione per creare il guscio d’uovo perfetto, una camera sottile e protettiva biomineralizzata per la crescita embrionale che contiene tutti i nutrienti necessari per lo sviluppo di un pulcino.

Il guscio poi è resistente alle fratture fino al momento della schiusa.

Ma cosa offre esattamente a questi gusci d’uovo queste caratteristiche uniche?

Per scoprirlo i ricercatori hanno usato nuove tecniche di preparazione dei campioni per esporre l’interno dei gusci d’uovo per studiare la loro nanostruttura molecolare e le proprietà meccaniche.

 

 

I gusci d’uovo sono notoriamente difficili da studiare con metodi tradizionali, perché si rompono facilmente quando proviamo a creare una fetta sottile per l’imaging al microscopio elettronico

afferma McKee, uno degli autori, che è anche professore nel Dipartimento di Anatomia e Biologia Cellulare di McGill che continua:

Grazie a un nuovo sistema di sezionamento del fascio a ioni focalizzati recentemente ottenuto dalla Facility di McGill per la ricerca al microscopio elettronico, siamo stati in grado di tagliare in modo accurato e sottile il campione e ottenere un’immagine dell’interno del guscio

I gusci d’uovo sono fatti sia di materia inorganica sia organica: contengono minerali tra cui calcio calcio e anche una quantità considerevole di proteine.

Uno dei fattori che determina la forza del guscio è la presenza di minerali nanostrutturati associati all’osteopontina, una proteina tipica del guscio d’uovo trovata anche in materiali biologici compositi come l’osso.

 

 

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 vengono 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 porzione interna del guscio si dissolve per fornire questo apporto di ioni minerali, mentre allo stesso tempo indebolisce il guscio abbastanza da essere rotto dal pulcino da cova.

Utilizzando la microscopia a forza atomica e i metodi di imaging di elettroni e raggi X, è stato 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 e quindi conclude:

Circa il 10-20% delle uova di gallina si rompe o si spezza, il che aumenta il rischio di avvelenamento da Salmonella. Comprendere in che modo la nanostruttura minerale contribuisce alla forza del guscio consentirà la selezione di tratti genetici nelle galline ovaiole per produrre uova costantemente più forti per una maggiore sicurezza alimentare.

 

 

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sabato 11 aprile 2020 - 11:41
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