A transição calcita – aragonita em sistemas biológicos permanece em debate, já que as principais hipóteses desconsideram a estrutura hierárquica das lajotas de aragonita biomineralizada (ortorrômbica, com densidade de 2.93g/cm3, metaestável à temperatura ambiente). É proposto o modelo das pontes minerais: cristais de aragonita crescem por poros na matriz orgânica, formando camadas sequenciais (Figura 1.18 e 1.19). É por meio das pontes minerais que as camadas sucessivas do nácar herdariam a orientação cristalográfica das camadas anteriores (como previamente observado em Gastrópoda).
Figura 1.18 – Esquema de crescimento das pontes minerais, conectando camadas sucessivas de matriz mineral.
Figura 1.19 – Detalhe de pontes minerais observadas entre duas lajotas.
A nucleação da aragonita se inicia em um substrato formado pela matriz orgânica, com propriedades nucleantes devido não só à sua composição química, mas também devido à sua topografia, onde poços micrométricos atuam como reatores, estimulando a nucleação em determinados pontos específicos e inibindo a nucleação em outros. A mineralização da aragonita começa com a formação de “agulhões” policristalinos não somente na superfície das paredes dos poços, mas também imersos na matriz orgânica destes. No início, o eixo c é perpendicular à superfície da concha, enquanto os eixos a e b crescem aleatoriamente (Figura 1.20).
Figura 1.20 – Esquema representando o crescimento dos cristais e a atuação da seleção geométrica.
Na medida em que as camadas se sobrepõem, o eixo b se orienta no sentido do crescimento (expansão) da camada, devido à competição entre lajotas adjacentes. Simultaneamente, continua o crescimento da matriz orgânica entre os prismas, até o encobrimento destes. As agulhas formam domos (estrutura convexa abaulada), que sofrem achatamento devido ao crescimento da nova camada de matriz orgânica. O eixo c das lajotas nacaradas (eixo perpendicular à superfície da concha) é assim “herdado” das agulhas do domo, por meio das pontes minerais (Figura 1.21). É proposta ainda a teoria da seleção geométrica, considerando que as taxas de crescimento de um cristal variam ao longo de diferentes orientações cristalográficas e que o surgimento de uma orientação preferencial ocorre durante o crescimento. Assim, somente os processos orgânicos não seriam suficientes para explicar a estrutura hierárquica dos materiais biomineralizados: processos inorgânicos como a seleção geométrica e as pontes minerais exerceriam papel fundamental no desenvolvimento estrutural das conchas.
Figura 1.21 – Herança cristalográfica a partir das pontes minerais.
A matriz orgânica exerce total controle sobre a nucleação, seleção de polimorfos e morfologia dos cristais biomineralizados, da escala nano à macro, mas não há consenso se por vias essencialmente químicas, físicas (estruturais, topográficas) ou ambas. Merece destaque, porém, o fato de que a percentagem hidrossolúvel da matriz é capaz de suprimir a cristalização em soluções, porém promove o crescimento de cristais orientados de aragonita em superfícies de calcita1,2,6 . Isso corrobora com a ideia de que a primeira camada mineralizada pelo mexilhão dourado, composta por calcita sem morfologia bem definida, serviria de base para o início da nucleação da camada nacarada, rica em aragonita e principal constituinte da concha desta espécie.
A transição calcita – aragonita seria induzida por proteínas da matriz orgânica: proteínas solúveis (presentes no nácar) são responsáveis pela nucleação e crescimento de cristais de aragonita em sementes cristalinas de calcita imersas em soluções supersaturadas de carbonato de cálcio. A presença de sementes cristalinas de calcita pode reduzir consideravelmente a necessidade de uma matriz insolúvel para nucleação e crescimento de cristais de aragonita.
