Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de California en San Diego ha descubierto qué es lo que hace que los dientes del pez dragón de aguas profundas sean transparentes. Esta adaptación única, que ayuda a camuflar al pez dragón de su presa, resulta de que sus dientes tienen una nanoestructura inusualmente cristalina mezclada con regiones amorfas. Los hallazgos podrían proporcionar "bioinspiración" para los investigadores que buscan desarrollar cerámicas transparentes.

Los investigadores detallan sus hallazgos en un artículo publicado el 5 de junio en la revista Importar .

Las criaturas de aguas profundas han desarrollado algunas adaptaciones fascinantes como la bioluminiscencia, ojos que pueden ver con poca luz, y bocas que pueden engullir presas mucho más grandes. Algunas especies como el pez dragón de aguas profundas Aristostomias scintillans ), tienen dientes transparentes.

"Es una adaptación que, a nuestro conocimiento, aún no se ha explorado en detalle, "dijo Audrey Velasco-Hogan, un doctorado en ciencias de los materiales estudiante de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y primer autor del estudio. "Al estudiar por qué estos dientes son transparentes, podemos comprender mejor los organismos de aguas profundas como el pez dragón y las adaptaciones que desarrollaron para vivir en sus entornos ".

Dientes transparentes, junto con un cuerpo oscuro, hacer que el pez dragón sea esencialmente invisible para su presa, explicó Velasco-Hogan. Debido a este camuflaje, El pez dragón se encuentra entre los principales depredadores de las profundidades marinas a pesar de ser pequeño (mide unos 15 centímetros de largo) y relativamente lento.

"Pasan la mayor parte del tiempo sentados con las mandíbulas abiertas, esperando que pase algo. Sus dientes siempre están expuestos por lo que es importante que sean transparentes para que no reflejen ni dispersen la luz bioluminiscente del entorno, "Dijo Velasco-Hogan.

Para resolver los misterios del disfraz dental del pez dragón, Los investigadores tomaron imágenes y analizaron la nanoestructura de los dientes utilizando una combinación de microscopía electrónica, Ensayos de nanoindentación y haz de iones enfocados. Descubrieron que los dientes tienen características únicas tanto en su capa externa similar a esmalte como en la capa interna de dentina.

La capa similar al esmalte consta de nanocristales de hidroxiapatita estructurados de manera que evitan que la luz se disperse o se refleje en la superficie de los dientes. La capa de dentina también está estructurada de una manera particular. Carece de canales microscópicos llamados túbulos dentinarios, que son los que dan su color a los dientes de los humanos y otros animales. La ausencia de túbulos también es responsable de que los dientes del pez dragón sean transparentes.

"Típicamente, los dientes no están nanoestructurados. Y tienden a tener características a microescala como los túbulos de dentina. Desde una perspectiva de materiales, es realmente interesante ver que los dientes de pez dragón tienen arquitecturas que no vemos en otros, "Dijo Velasco-Hogan.

"También me parece fascinante cómo existen similitudes fundamentales entre los materiales en el laboratorio y en la naturaleza, ", agregó." Experimentalmente, sabemos que la forma de hacer transparente un material es reduciendo su tamaño de grano para hacerlo nanoestructurado. Entonces, ver que así es como la naturaleza está logrando transparencia es un paralelo interesante ".

Trabajo en equipo interdisciplinario

Velasco-Hogan formó parte de un equipo interdisciplinario de investigadores que fueron los primeros en estudiar en detalle los dientes del pez dragón. Velasco-Hogan tomó imágenes de los dientes, caracterizó su transparencia y estudió sus propiedades mecánicas. Trabajó bajo la dirección de Marc Meyers, profesor en los Departamentos de Nanoingeniería e Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de UC San Diego.

"Mi grupo siempre está buscando nuevos materiales en la naturaleza para estudiar, "dijo Meyers, cuya investigación se centra en la biomimetismo. "Y las colaboraciones interdisciplinarias son una parte clave de nuestro trabajo. Cuando reunimos a científicos de diferentes orígenes, podemos hacer avanzar el conocimiento en nuestros campos de formas que un solo laboratorio no podría hacer solo ".

Colaboraron con Dimitri Deheyn, biólogo marino de la Institución de Oceanografía Scripps en UC San Diego que investiga bioluminiscencia y biomimetismo. Deheyn sugirió la idea para el estudio, recogió los especímenes, realizó experimentos de imágenes y caracterizó la transparencia de los dientes.

"Aprovechar la máxima adaptación que los organismos muestran a entornos específicos siempre ha sido un motor para la innovación tecnológica, y el pez dragón no es una excepción a esto, ", dijo Deheyn." Claramente, todavía hay una gran inspiración para recolectar del pez dragón y la naturaleza en general, y esta intersección entre la biología y la ingeniería a través de la biomimetismo es claramente un camino lucrativo para las innovaciones sostenibles ".

El equipo también involucró al laboratorio de Eduard Arzt, Director del Instituto Leibniz de Nuevos Materiales (INM) en Saarbrücken, Alemania. Marcus Koch, quien es Jefe de Analítica Física en INM, analizó la nanoestructura de los dientes con un microscopio electrónico especializado. Birgit Nothdurft, técnico de la División de Analítica Física del INM, realizó una preparación altamente especializada de los especímenes.