El silicio (Si) es, después del oxígeno, el segundo elemento químico más abundante en la Tierra, formando parte esencial de numerosas rocas y minerales, así como del manto terrestre. Este elemento juega un papel vital en la industria moderna, ya que sus compuestos son la base de muchos productos, desde adhesivos hasta materiales de construcción como las fibras de vidrio. Sin embargo, su importancia se extiende aún más a la tecnología, donde el silicio se ha convertido en el principal componente de los microcircuitos que alimentan ordenadores, teléfonos móviles y una multitud de dispositivos electrónicos. Además, los avances en las fibras ópticas, que son fundamentales para las comunicaciones actuales, también dependen en gran medida de este metal semiconductores.
Aunque el silicio se encuentra predominantemente en la corteza terrestre, también es utilizado en el reino biológico por un número muy limitado de organismos, principalmente unicelulares que incluyen diatomeas y radiolarios. Estos organismos son capaces de emplear silicio para construir sus esqueletos, utilizando ácido silícico presente en el agua. Este proceso, que implica la polimerización del silicio para formar sílice (SiO2), permite a estos microorganismos crear estructuras que pueden considerarse «esqueletos de cristal», dado que la sílice biogénica tiene la misma composición química que la sílice en ventanas de cristal.
Entre los animales, el uso del silicio es bastante raro, sin embargo, las esponjas marinas destacan como una notable excepción. Estas criaturas, que son los animales vivos más antiguos del planeta, aparecieron en los océanos hace más de 600 millones de años y han desarrollado la extraordinaria habilidad de utilizar silicio para construir estructuras esqueléticas compuestas únicamente por piezas de sílice, conocidas como espículas. Estas minúsculas estructuras varían en tamaño, desde micrómetros hasta espículas en algunas especies de aguas profundas que pueden alcanzar hasta 3 metros de longitud, un proceso que puede llevar hasta 17,000 años. Este fenómeno despierta un gran interés en la comunidad científica, pues comprender cómo las esponjas convierten silicio disuelto en el mar en estas complejas formas podría arrojar luz sobre la evolución esquelética de los primeros animales.
Recientes investigaciones han desafiado la suposición de que todas las esponjas con esqueletos silíceos emplean un proceso homogéneo en su formación. Cada una de las tres clases taxonómicas de esponjas —demosponjas, hexactinélidas y homoscleromorfas— ha desarrollado sus propias proteínas para polimerizar el ácido silícico. Este descubrimiento sugiere que los esqueletos silíceos no son estructuras homólogas, sino que son el resultado de adaptaciones evolutivas independientes. Los hallazgos indican que las esponjas ancestrales originalmente no poseían esqueleto, lo cual refleja que el ancestro común de todos los animales probablemente también carecía de una estructura esquelética.
El estudio de las proteínas implicadas en la biomineralización del silicio en esponjas ha sido un desafío científico, requiriendo técnicas avanzadas de biología molecular y celular. La identificación de nuevas proteínas, como la hexaxilina y la perisilina, ha sido posible gracias a la utilización de robots submarinos para recolectar muestras de esponjas de aguas profundas. La investigación ha permitido visualizar cómo estas proteínas funcionan en la polimerización del ácido silícico, revelando un proceso más complejo de lo que se pensaba anteriormente. Con el uso de técnicas bioinformáticas modernas, los investigadores están comenzando a desentrañar la estructura y función de estas proteínas, lo que no solo facilitará una mejor comprensión de la evolución de los animales, sino que abrirá nuevas vías en la producción biotecnológica de sílice.
