Biomineralização: e eu com isso???

Quando pensamos em minerais, cristais, etc. raramente relacionamos esse tipo de processo com a vida e com o nosso próprio corpo. Mas basta um rápido sorriso no espelho para ver nos nossos dentes as evidências do processo de biomineralização que realizamos. Aliás sem biomineralização não conseguiríamos viver no planeta que habitamos, e precisamente essa capacidade dos organismos de biomineralizar pode ser exclusiva do nosso planeta, fazendo com que ele seja diferente de todos os outros conhecidos no sistema solar e fora dele.

Mas a final, o que é a biomineralização? Pode ser definida como um processo mediante o qual os organismos formam minerais a partir da retirada seletiva de elementos do meio que os rodeia e incorporação na sua estrutura funcional. Esse processo, por exemplo, incorpora cristais de hidroxiapatita [(Ca10(PO4)6(OH)2)] para construir e reparar nossos ossos e dentes. A hidroxiapatita é um mineral do grupo dos fosfatos, pois utiliza o fosforo como cátion para formar os cristais que vão sendo alocados entre as fibras de colágeno e dando forma e resistência aos nossos ossos. Os cristais de hidroxiapatita possuem forma de placas e são muito pequenos. Quando esse processo para ou é realizado de forma incompleta terá como consequência a osteoporose.

Os organismos utilizam vários íons no processo de biomineralização, entre os quais o mais comum é o cálcio (Ca), podendo ser encontrado em aproximadamente 50% dos biominerais. Outros íons bastante comuns são o Silício (Si), o Fosforo (P), o Ferro (Fe) e o Enxofre (S) embora a lista seja bem mais extensa.

O processo de biomineralização não é exclusividade dos eucariontes, pois entre os registros mais antigos de biominerais se encontram os associados a bactérias que biomineralizavam Fe, por exemplo, em magnetita formando cristais denominados de magnetosomos há 3.000 milhões de anos. Essas bactérias que geram magnetita recebem o nome de magnetotáticas. Os vegetais também biomineralizam utilizando como íon principal o Si, pelo menos nos últimos 400 milhões de anos, ou seja, desde que temos registros de plantas sobre os continentes. Quem já não se cortou com a folha de capim? Essas folhas possuem diminutos corpos de sílica hidratada, ou opala, denominados como fitólitos que cumprem funções de defesa e sustentação da planta. Por sinal, cada planta biomineraliza fitólitos com formas diferentes que podem ser estudados e utilizados em estudos de reconstrução de antigas florestas.

Alguns exemplos fitolitos e de folhas capim (Poaceae) rico em fitolitos.

Há uma enorme diversidade de organismos que biomineralizam cristais utilizando o Ca na forma de calcita ou aragonita nos mares e oceanos. Um grupo que utiliza cálcio e que produz belíssimas carapaças formadas por cristais de calcita são os cocolitoforídeos. Sob essa denominação sofisticada de cocolitoforídeos são reunidos os organismos autotróficos marinhos mais abundantes do fitoplâncton, ou seja, que vivem flutuando nas camadas mas superficiais dos mares até uns 20m de profundidade. Os cocolitoforídeos são tão abundantes que, junto aos foraminíferos, são responsáveis por criar e manter o gradiente vertical da alcalinidade na água do mar, e tudo por devido à biomineralização.

Cocolitoforídeo com suas pelas placas que representam um cristal de calcita. As placas ao morrer o organismo caem isoladas no fundo dos mares e formam espessos depósitos de carbonatos, os chalk. Depósitos formados dessa forma são os white cliff da costa da Inglaterra. (sopasdepedra,ebah.com.br, wonderfulseaworld)

Os biominerais são caracterizados por apresentar uma fórmula química definida, embora a sua morfologia externa possa ser incomum se comparada com os minerais produzidos inorganicamente, mas nessa característica reside parte da sua complexidade e diversidade. Muitos são, na realidade, compostos ou aglomerações de cristais separados por matéria orgânica como no caso dos nossos ossos. Os biominerais podem existir como pequenos corpos dentro de uma rede de colágeno ou quitina (como no caso da carapaça dos caranguejos).

Como acontece a biomineralização? Para que ocorra a nucleação (formação dos primeiros núcleos cristalinos) e o posterior crescimento, a biomineralização precisa de uma zona de deposição saturada, geralmente isolada do ambiente em volta e delimitada por uma geometria física, como vesículas intracelulares, onde o meio ao redor é precisamente controlado. Há dois processos básicos responsáveis: um biologicamente induzido e outro biologicamente controlado. No primeiro caso, os organismos não têm controle do tipo e da forma dos minerais depositados, embora controlem o pH, pCO2 e a composição das secreções, como acontece nos microbialitos comentados no post “Microbialitos – fósseis mais persistentes” da Flavia.

No processo biologicamente controlado, os organismos utilizam as atividades celulares para controlar diretamente a nucleação, o crescimento, a morfologia e a localização final do mineral que está sendo depositado. Assim, a maior parte do processo ocorre num ambiente isolado. O resultado é muito sofisticado e com uma função biológica especializada dada pelo organismo, como no caso dos nossos ossos e dentes. Pense nisso na próxima vez que escovar os dentes.

Sobre Fresia Soledad Ricardi Torres Branco

Possui graduação em Geografia - Facultad de Ciencias Forestales, Escuela de Geográfia (1988), mestrado em Geociências (Geologia Sedimentar) pela Universidade de São Paulo (1994), doutorado em Geociências (Geologia Sedimentar) pela Universidade de São Paulo (1998), pós-doutorado no Laboratório de Geofísica Aplicada, I. Geociências, Universidade de Brasília (2008) e Livre Docência em 2013. Atualmente é professor associado do Instituto de Geociências, Universidade Estadual de Campinas. Tem experiência na área de Geociências, desenvolve pesquisas em Tafonomia de vegetais, floras fanerozoicas da América do Sul, novas metodologias para analises paleontológicas e bioclastos associados a carbonatos.

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