O esqueleto formado por um coral desempenha um papel fundamental no armazenamento do dióxido de carbono atmosférico. Estudos anteriores se concentraram no processo pelo qual os corais adultos produzem minerais que endurecem os tecidos existentes para formar o esqueleto, mas o estágio exato em que os corais iniciam todo o processo de mineralização permaneceu um mistério - até agora.

Pela primeira vez, os pesquisadores identificaram o processo biológico de mineralização que ocorre em um coral jovem que muda do estágio de plâncton (natação) para o estágio "sedimentado", no qual forma o esqueleto de minerais que protegem sua colônia. A descoberta é importante para compreender o processo de formação dos recifes de coral e proteger as criaturas marinhas dos danos ecológicos associados ao aquecimento global. Também traz implicações para novos desenvolvimentos biotecnológicos usando extrações de corais para regenerar e reconstruir ossos humanos.

A pesquisa foi conduzida pelo Prof. Gil Goobes, do Departamento de Química da Universidade Bar-Ilan, Dra. Tali Mass, da Escola de Ciências Marinhas Leon H. Charney da Universidade de Haifa, e Dr. Anat Akiva e Dr. Iddo Pinkas, do Instituto de Ciência Weizmann em Israel. Suas descobertas foram publicadas recentemente em Nature Communications .

Os corais começam suas vidas como pólipos de plâncton que "nadam" livremente no mar. Em algum ponto, o pólipo passa para um estágio "estável", no qual começa a formação do esqueleto. Este é um processo no qual o pólipo secreta carbonato de cálcio muito rapidamente para formar e proteger a colônia de recife. O desenvolvimento adequado dos pólipos até o estágio estabelecido é crucial para o desenvolvimento adequado dos recifes de coral.

No estudo atual, os pesquisadores examinaram o processo biológico que ocorre ao longo dessas duas etapas. Para este propósito, eles aplicaram uma abordagem multidisciplinar usando microscopia eletrônica avançada, espectroscopia micro-Raman, e técnicas de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) pela primeira vez para testar os processos internos envolvidos na produção de esqueleto.

Os pesquisadores analisaram a expressão gênica nas fases de natação e assentamento e viram a maturação dos minerais. Por meio da análise do gene, eles foram capazes de determinar que proteínas diferentes foram geradas.

Eles descobriram que genes específicos ativam proteínas ricas em glutamato na primeira fase (natação), mas assim que o pólipo se estabelece e rapidamente começa a secretar carbonato de cálcio, genes diferentes ativam proteínas ricas em aspartato. "Usando NMR, mostramos a presença de proteínas ricas em glutamato no material mineral de carbonato de cálcio imaturo e proteínas ricas em aspartato no carbonato de cálcio cristalino do esqueleto, diz o Prof. Goobes. "Em outras palavras, demonstramos a relação entre a informação genética e a atividade de regulação realizada pelas proteínas. O significado imediato dessas descobertas está na compreensão do processo de formação dos recifes de coral e na conservação das criaturas marinhas dos danos ecológicos associados às mudanças climáticas. "

Saber exatamente quais proteínas são usadas para acelerar o crescimento de minerais em corais é importante para entender o que acelera o crescimento ósseo em humanos, já que muitas das proteínas esqueléticas de coral apresentam semelhança impressionante com proteínas ósseas em humanos. Compreender o processo biológico também é uma etapa essencial para imitá-lo e adaptá-lo aos humanos em termos de cura de fraturas ou mesmo no tratamento de problemas esqueléticos e espinhais mais profundos. "Neste estudo, descobrimos como o crescimento do esqueleto pode ser regulado. Isso avançará no desenvolvimento de novos, técnicas biotecnológicas para transplantes ósseos no corpo humano. Embora estejamos muito longe de compreender o mecanismo pelo qual os humanos formam um esqueleto, o presente estudo é um passo importante na identificação dos genes e proteínas responsáveis ​​por este processo, "concluem Dr. Mass e Prof. Goobes.