Un Diseño Espectacular
La nanoestructura de cáscara de huevo muestra una construcción útil
La pregunta de si el huevo o la gallina fue primero se ha planteado durante miles de años.1 Sin embargo, cualquier lector de Génesis verá fácilmente que la respuesta es la gallina (o más exactamente, una especie de ave terrestre), creada el Día 5, que luego puso un huevo.
El renombrado evolucionista David Attenborough, quien niega cualquier papel de Dios en el diseño del huevo, no obstante, ha descrito a los huevos como “milagros de la naturaleza” y al huevo como “un excelente sistema de soporte vital”.2 La cáscara del huevo no solo protege al pollito que se desarrolla dentro, sino que actúa como una membrana semipermeable que deja pasar el aire y la humedad a través de unos 7000 poros de forma controlada. Esto permite que el pollito en el interior respire, mientras lo protege de la desecación debido a una pérdida neta de agua.3
Ahora se han publicado los detalles del primer examen de nanoestructuras de cáscaras de huevo completamente formadas del pollo doméstico, Gallus gallus domesticus, que muestra un excelente diseño en su formación, función y disolución.4
Investigadores de la Universidad McGill pudieron cortar con precisión rebanadas finas de la cáscara de huevo y “encontraron que un factor que determina la resistencia de la cáscara es la presencia de un mineral nanoestructurado asociado con la osteopontina, una proteína de la cáscara de huevo”.5 Se descubrió que la osteopontina es un agente adhesivo que ayuda a formar la superestructura de la cáscara del huevo, guían el marco y controlan la disposición del carbonato de calcio en la cáscara. En la capa exterior de la cáscara de huevo, había altos niveles de osteopontina, lo que significa que la estructura está formada de forma más estrecha y densa. Esto mantiene el caparazón duro protector en el exterior mientras el pollito se prepara para salir del cascarón. Sin embargo, en la capa interna de la cáscara de huevo había niveles más bajos de osteopontina. Esto significa que la nanoestructura era más grande y estaba más suelta, lo que hizo que el carbonato de calcio fuera más accesible y, por lo tanto, permitió que las capas internas se disolvieran más fácilmente.
Cáscaras de huevo y dientes diminutos
Además de estas maravillas del diseño útil de la cáscara de huevo, se encuentra la ingeniosa herramienta que el pequeño pollito necesita para escapar a la libertad: el “diente de huevo”. Esta es una protuberancia córnea en la punta de su pico superior que comienza a desarrollarse el día 7 de su gestación.
Unos tres días antes de la eclosión, al polluelo en crecimiento le resulta difícil obtener suficiente oxígeno a través de los poros del caparazón, por lo que usa su pico “dentado” para hacer un agujero a través de la membrana en el saco de aire en el extremo más plano del caparazón. Este aire almacenado le da suficiente oxígeno adicional para hacer frente a la próxima tarea de ‘ruptura’.
En el momento adecuado, un músculo detrás del cuello del pollito comienza a tener espasmos, alentándolo a “perforar” la membrana externa y la cáscara con su diminuta herramienta de “diente”. Miles de veces astilla el caparazón, girando en sentido contrario a las agujas del reloj en su extremo más plano. Esta gigantesca tarea requiere horas de descanso entre ráfagas de actividad.
¡Finalmente, sucede! Aire fresco. ¡Éxito! Con una gran patada, el pollito nace exhausto, húmedo y pegajoso. El ‘diente’ se marchita y se cae gradualmente, culminando este proceso único y útil, cuya información fue programada en su ADN todo el tiempo.
Jenny Arms es una maestra de secundaria australiana jubilada (tanto laica como cristiana) que vive en la zona rural de Victoria.
Dos razones para la disolución
La eclosión es el clímax de la experiencia del huevo, y la nanoestructura del huevo demuestra su maravilloso diseño de doble función que permite que el pollito nazca. La capa interna de la cáscara del huevo cambia a medida que el embrión crece y se desarrolla en su interior. El pollito en desarrollo requiere calcio para ayudar a formar sus huesos, y lo obtiene disolviendo la capa más interna de la cáscara del huevo.
Además de ayudar al pollito a desarrollar sus huesos, esta disolución también debilita el caparazón desde el interior, lo que permite que el pollito pueda salir del cascarón cuando llegue a la madurez, normalmente a los 21 días.
El estudio de este proceso a nivel de nanoestructura ha hecho que esta característica de diseño se entienda mejor. El equipo de investigación destacó que, “Tal proceso permitiría la retención de la estructura general de la capa del caparazón, pero con algo de adelgazamiento y resistencia comprometida, una característica que en última instancia es necesaria para que el picado de los pollitos perfore o rompa el caparazón durante la eclosión”.
Beneficios potenciales
Estos últimos hallazgos de nanoestructuras han sido aclamados como útiles en el diseño y fortalecimiento de material bioinspirado, además de ayudar a comprender la solubilidad controlada en bioestructuras. El hallazgo también será de particular importancia para la industria agroalimentaria, ya que “la calidad de la cáscara de huevo es una gran preocupación para la industria avícola, ya que el porcentaje de cáscaras de huevo rotas o agrietadas (con posible invasión de microorganismos)6 puede oscilar entre el 13 % y el 20 %. ” Uno de los autores del artículo, el Dr. Marc McKee, explicó que “comprender cómo la nanoestructura mineral contribuye a la resistencia del cascarón permitirá la selección de rasgos genéticos en las gallinas ponedoras para producir huevos consistentemente más fuertes para mejorar la seguridad alimentaria”.5
El guiño y el asentimiento evolutivo
A pesar de las características de diseño bastante obvias del huevo de gallina y las posibles aplicaciones de copiar algunas de ellas, los investigadores rindieron el homenaje habitual a la evolución ciega. McKee dijo: “Cuando lo piensas, deberíamos estar haciendo materiales inspirados en la naturaleza y la biología porque, vaya, es muy difícil vencer a cientos de millones de años de evolución para perfeccionar algo”.7 Sin embargo, el artículo nunca incluso insinuó la explicación de cómo una cámara de soporte de vida biomineralizada tan maravillosa podría surgir a través de cientos de millones de años de un proceso evolutivo poco a poco. Como el movimiento de una varita mágica, ¡es como si solo escribir las palabras lo hiciera realidad!
Pero hay muchas dificultades en esta idea de que el huevo se perfecciona mediante la selección de cambios aleatorios durante millones de años. Lograr este equilibrio bastante complicado de propiedades estructurales y mecánicas debe suceder de diferentes maneras en diferentes momentos del desarrollo. Si el caparazón no fuera lo suficientemente fuerte en el exterior, entonces no protegería al pollito. Si no se disolviera en el interior, entonces no habría suficiente calcio para que se formaran los huesos, ni el pollito podría abrirse paso y salir del cascarón. Y si el adelgazamiento del caparazón ocurriera demasiado pronto, comprometería su función protectora. ¿Cómo se reprodujeron los ancestros de los pollos de hoy durante millones de años antes de que ese proceso supuestamente se perfeccionara hasta el punto de asegurar la próxima generación de aves?
La investigación discutida aquí solo rasca la superficie de los muchos mecanismos involucrados en el diseño y la función del huevo, incluidas otras proteínas, que aún no se conocen bien. El crédito por este diseño excelente8 no pertenece a la evolución, sino a Aquel que es “digno… de recibir la gloria y la honra y el poder, porque tú creaste todas las cosas, y por tu voluntad existieron y fueron creadas” (Apocalipsis 4:11).
Referencias y notas
- Fabry, M., Now you know: which came first, the chicken or the egg?, time.com, 21 September 2016. Regresar al texto.
- Attenborough, D., Attenborough’s Wonder of Eggs, screened on BBC 2, 31 March 2018. Regresar al texto.
- Science Buddies, Porous science: How does a developing chick breathe inside its egg shell? scientificamerican.com, 3 May 2012. Regresar al texto.
- Athanasiadou, D., and 14 others, Nanostructure, osteopontin, and mechanical properties of calcitic avian eggshell, Science Advances 4(3) eaar3219, 2018 | doi: 10.1126/sciadv.aar3219. Regresar al texto.
- McGill University, Cracking eggshell nanostructure: New discovery could have important implications for food safety, phys.org, 30 March 2018. Regresar al texto.
- Chien, Y.C., and 3 others, Ultrastructural matrix-mineral relationships in avian eggshell, and effects of osteopontin on calcite growth in vitro, J. Structural Biology, 163(1):84–99, 2008 | doi: 10.1016/j.jsb.2008.04.008. Regresar al texto.
- Davis, N., Scientists solve eggshell mystery of how chicks hatch, theguardian.com, 30 March 2018. Regresar al texto.
- Catchpoole, D., What’s in an Egg? Unscrambling the mysteries, Creation 24(3):41–43, 2002; creation.com/egg. Regresar al texto.
Readers’ comments
Comments are automatically closed 14 days after publication.