Sin embargo, en sus cortas vidas las cáscaras de huevo de los pájaros cambian su fuerza. Por ejemplo, se vuelven más delgados y débiles antes de que comience la eclosión. Ahora, Los investigadores que investigan la estructura de la cáscara de huevo se han concentrado en la estructura fina y las propiedades mecánicas de las cáscaras de huevo de gallina. y cambios de cáscara asociados con la eclosión de los polluelos. Crédito:Carla Schaffer / AAAS
¿Cómo es que los huevos de gallina fertilizados logran resistir la fractura desde el exterior? mientras que al mismo tiempo, ¿Son lo suficientemente débiles como para romperse desde el interior durante la eclosión del pollito? Todo está en la nanoestructura de la cáscara de huevo, según un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad McGill.
Los resultados, informó hoy en Avances de la ciencia , podría tener importantes implicaciones para la seguridad alimentaria en la agroindustria.
Las aves se han beneficiado de millones de años de evolución para hacer la cáscara de huevo perfecta, una delgada, Cámara protectora biomineralizada para el crecimiento embrionario que contiene todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de un pollito. La cáscara, no siendo demasiado fuerte, pero tampoco demasiado débil (siendo "lo correcto", diría Ricitos de Oro), es resistente a la fractura hasta el momento de la eclosión.
Pero, ¿qué le da exactamente a las cáscaras de huevo de las aves estas características únicas?
Descubrir, El equipo de investigación de Marc McKee en la Facultad de Odontología de McGill, junto con el grupo de Ingeniería de Richard Chromik y otros colegas, utilizó nuevas técnicas de preparación de muestras para exponer el interior de las cáscaras de huevo para estudiar su nanoestructura molecular y propiedades mecánicas.
"Las cáscaras de huevo son muy difíciles de estudiar por medios tradicionales, porque se rompen fácilmente cuando intentamos hacer un corte delgado para obtener imágenes mediante microscopía electrónica, "dice McKee, quien también es profesor en el Departamento de Anatomía y Biología Celular de McGill.
"Gracias a un nuevo sistema de seccionamiento por haz de iones enfocados obtenido recientemente por McGill's Facility for Electron Microscopy Research, pudimos cortar la muestra de manera precisa y fina y obtener imágenes del interior de la cáscara ".
Las cáscaras de huevo están hechas de materia orgánica e inorgánica, siendo este mineral que contiene calcio y abundantes proteínas. Estudiante de posgrado Dimitra Athanasiadou, el primer autor del estudio, encontró que un factor que determina la resistencia de la cáscara es la presencia de mineral nanoestructurado asociado con osteopontina, una proteína de cáscara de huevo que también se encuentra en materiales biológicos compuestos como el hueso.
Cáscaras de huevo en el laboratorio del Prof. McKee. Crédito:Universidad McGill
Un vistazo a la biología del huevo
Los resultados también brindan información sobre la biología y el desarrollo de los embriones de pollo en huevos fertilizados e incubados. Los huevos son lo suficientemente duros cuando se ponen y durante la incubación para evitar que se rompan. A medida que el polluelo crece dentro de la cáscara del huevo, necesita calcio para formar sus huesos. Durante la incubación de huevos, la parte interior de la cáscara se disuelve para proporcionar este suministro de iones minerales, mientras que al mismo tiempo debilita el caparazón lo suficiente como para que el polluelo lo rompa. Usando microscopía de fuerza atómica, y métodos de obtención de imágenes de rayos X y electrones, El equipo de colaboradores del profesor McKee descubrió que esta relación de función dual es posible gracias a cambios mínimos en la nanoestructura de la cáscara que se producen durante la incubación del huevo.
En experimentos paralelos, Los investigadores también pudieron recrear una nanoestructura similar a la que descubrieron en el caparazón al agregar osteopontina a los cristales minerales cultivados en el laboratorio. El profesor McKee cree que una mejor comprensión del papel de las proteínas en los eventos de calcificación que impulsan el endurecimiento y la resistencia de la cáscara del huevo a través de la biomineralización podría tener importantes implicaciones para la seguridad alimentaria.
"Aproximadamente entre el 10% y el 20% de los huevos de gallina se rompen o agrietan, que aumenta el riesgo de intoxicación por Salmonella, ", dice McKee." Comprender cómo la nanoestructura mineral contribuye a la resistencia de la cáscara permitirá la selección de rasgos genéticos en las gallinas ponedoras para producir huevos consistentemente más fuertes para mejorar la seguridad alimentaria ".
