Organic microstructures as developmental products: a general approach

• M. De Renzi ^[1]
  1. [1] Universitat de València

     Universitat de València

     Valencia, España

     
• Localización: Geotemas (Madrid), ISSN 1576-5172, Nº. 16, 2, 2016 (Ejemplar dedicado a: IX CONGRESO GEOLÓGICO DE ESPAÑA), págs. 467-470
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Las microestructuras orgánicas como productos del desarrollo: un enfoque general
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• Resumen
  • español

    El esqueleto de los organismos constituye buena parte del registro fósil. Sus microestructuras son de interés en las ciencias de la vida y de la Tierra, así como su aplicación a la medicina o a la ciencia de los materiales. Para poder comprenderlas se ha de conocer su origen. Las microestructuras son producto del desarrollo embrionario; éste abarca básicamente diferenciación celular y morfogénesis, ambas asociadas a procesos de auto-organización en un sistema abierto alejado del equilibrio. El desarrollo es importante para saber cómo surgen las microestructuras: están vinculadas a la expresión génica regulada por factores epigenéticos. En su formación surgen ordenadas tramas macromoleculares, básicamente de proteínas (expresión génica directa), sobre las que se nuclea el componente mineral posteriormente (proceso regido genéticamente por vía indirecta); sus cristales crecen con orientaciones preferentes debido al carácter de dicha trama. La auto-organización genera una jerarquización de subestructuras. Las tramas macromoleculares tienen que ver con el concepto de cristal líquido. La biomineralización no parte de una disolución sobresaturada sino de fases minerales amorfas fabricadas en células especializadas. Todos estos aspectos son relevantes en cuestiones paleobiológicos, tafonómicas, del desarrollo, así como en la tectónica molecular o la odontología.

  • English

    Skeletal parts of organisms are a major part of the fossil record, and the study of their microstructures has shown their importance in life and Earth sciences as well as in medicine or science of materials. In order to a better understanding of microstructures, we must know their origin. Microstructures are a product of the embryonic development; this consists basically of cell differentiation and morphogenesis, both associated to self-organization processes in an open system far from equilibrium. All that concerning to development is important in order to know how microstructures arise: they are related to the gene expression regulated by epigenetic factors. At their formation, ordered macromolecular matrices arise , made of proteins basically (direct gene expression), on which and in a second stage, the mineral component nucleates (process indirectly ruled genetically); their crystals grow with preferential orientation because of the structure of these matrices. As a consequence of self-organization, a hierarchical organization of substructures arises. Macromolecular matrices have to do with the concept of liquid crystal. Biomineralization doesn’t start from a supersaturated dissolution but from amorphous mineral phases fabricated within specialized cells. All these features can shed light on problems in palaeobiology, taphonomy, developmental biology or even applications such as molecular tectonics or odontology.