Revista de la Sociedad Geológica de España 32 (1) BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO: PROPUESTA INTERDISCIPLINAR PARA LA BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA DE BACHILLERATO Human body biominerals: Interdisciplinary proposal for the Biology and Geology in High School Omid Fesharaki1*, Irene Taboada-Trujols2 y Nuria Sánchez-Pastor3 1 Departamento de Geodinámica, Estratigrafía y Paleontología, Universidad Complutense de Madrid. Calle José Antonio Novais 12, 28040, Madrid. *omidfesh@ucm.es 2 PINNOVA-Docencia Geodivulgar: Geología y Sociedad. Facultad de Ciencias Geológicas, Universidad Complutense de Madrid. Calle José Antonio Novais 12, 28040, Madrid. irenetaboada@ucm.es 3 Departamento de Petrología y Mineralogía, Universidad Complutense de Madrid. Calle José Antonio Novais 12, 28040, Madrid. nsanchez@geo.ucm.es ISSN (versión impresa): 0214-2708 ISSN (Internet): 2255-1379 63 Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 Abstract: Competency-based learning have been proved to be an effective learning method characterized by developing and applying specific skills that can then be used to obtain the required knowledge. Thus, the pro- cess of teaching and learning should be undertaken by combining active-learning and collaboration to help to retain the knowledge. Therefore, a multidisciplinary vision in which each professional contribute with a specific topic would be necessary. Few topics of the Earth and Life Sciences, taught in Spanish education, show the in- terrelations between Geology and Biology. On the other hand, Spanish students generally value Biology better than Geology, due to the combination of many factors such as the little presence of Geology in the curricula, the scarce relationship between these two sciences, the extremely theoretical classes or the greater knowledge that students have of job opportunities in the field of Biology. In this paper we revise the curricula of Spanish Bachelors degree (students from 16 to 18 years old) to find issues that can present an interdisciplinary vision related to Crystallography and Mineralogy, in which current learning is non integrated nor motivating as many studies show. We propose some contents that can be included in relation to the human body biominerals (bones, teeth,…), their mineralogical characteristics and their anatomical and physiological functions. The main objectives are to use the good valuation of anatomical topics to introduce lesser-known concepts of Crystallography and Mine- ralogy, and at the same time to motivate the students to study and value these Geology fields emphasizing their importance in emerging research fields and new work opportunities such as Medical Geology. Keywords: Geology didactics, Crystallography, Curriculum, High School, Mineralization. Resumen: Pocos aspectos de las Ciencias de la Tierra y la vida, impartidos en Bachillerato, muestran las interrelaciones entre la Geología y la Biología. Además, los estudiantes españoles valoran, en ge- neral, mejor la Biología que la Geología, por la concurrencia de diversos factores como el desconoci- miento de la Geología por su menor carga lectiva, los temarios excesivamente teóricos de esta, la escasa relación entre ambas ciencias o el mejor conocimiento que tienen de las salidas laborales de la Biolo- gía. En este trabajo revisamos el currículo estatal de Bachillerato para encontrar los bloques en los que es posible introducir una visión interdisciplinar relacionada con la Cristalografía y la Mineralogía, cuya enseñanza actual es poco integrada y motivadora como muestran diversos estudios. Proponemos diversos contenidos que se podrían abordar en las programaciones de aula relacionando los biomine- rales del cuerpo humano (huesos, dientes, etc.) y sus características mineralógicas y cristalográficas con su función anatómica y fisiológica. Los objetivos son, por una parte, utilizar la buena valoración de cuestiones sobre anatomía para introducir conceptos de Mineralogía menos conocidos y, por otra, motivar al alumnado por su estudio y valoración mostrando la importancia de estos en investigaciones y salidas laborales emergentes como la Geología Médica. Palabras clave:Didáctica de la Geología, Cristalografía, Currículo, Bachillerato, Mineralización. Fesharaki, O., Taboada-Trujols, I., Sánchez-Pastor, N., 2019. Biominerales del cuerpo humano: pro- puesta interdisciplinar para la Biología y Geología de Bachillerato. Revista de la Sociedad Geológica de España, 32 (1): 63-76. Introducción y marco teórico El actual Sistema Educativo español, de forma gene- ral, presenta poca integración de los contenidos de las di- ferentes materias que se imparten en cada curso. Este hecho se agrava en cursos preuniversitarios, especial- mente en las asignaturas de Ciencias, que no presentan la suficiente interrelación como para permitir a los alum- nos la adquisición de un conocimiento integrado. Así la mayoría de las unidades didácticas en las que actual- mente están divididos los libros de texto y las progra- maciones de Biología y Geología que desarrollan los currículos de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) y Bachillerato no fomentan esta visión interdisciplinar. Incluso asignaturas que nacieron, en parte, para cumplir con esta misión (Anguita, 1994), como las “Ciencias de la Tierra y Medioambientales” de 2º de Bachillerato, no han sabido, en general, generar la integración entre las ramas de las Ciencias Naturales y por extensión entre las diferentes ciencias que sustentan sus diferentes unidades (Pascual Trillo, 1998). Sin embargo, la mayor parte de los problemas que surgen en relación con el medio natu- ral no tienen una solución única que provenga de una única rama de las ciencias y se hace imprescindible la colaboración entre los profesionales de los diferentes campos del saber científico. Esta colaboración se antoja complicada si no existen unos conocimientos básicos y globales sobre todas estas ciencias. Por lo tanto, consi- deramos importante realizar propuestas que integren di- ferentes temáticas que pertenezcan a los ámbitos de la Geología, la Biología, la Química y otras ciencias y que permitan al alumno valorar la importancia de un conoci- miento global y le motiven por el trabajo en equipos mul- tidisciplinares. Gimeno Sacristán (2005) propone “organizar globalizadamente los contenidos en unidades complejas que exijan la coordinación de profesores y la docencia en equipo”, y esta sería también la propuesta de uno de los sistemas educativos más elogiados en las últimas décadas, el finlandés, que desde el curso 2016- 2017 suprime las asignaturas, por el momento en la Edu- cación Primaria, e impone que los conocimientos se impartan de una forma integrada en grandes bloques te- máticos (Niemi et al., 2016). Además, el aprendizaje basado en competencias, que es el que predomina en las propuestas curriculares actuales, se caracteriza por su carácter integral y transversal. Por lo tanto, el proceso de enseñanza-aprendizaje debe empren- derse desde diferentes áreas de conocimiento, e incluso debe superar los ámbitos formales y llegar a los no forma- les. Esto es así, ya que las competencias no se pueden ad- quirir en un determinado momento, sino que conllevan un proceso más lento en el que cada estudiante va adquiriendo los conocimientos (conceptos), habilidades (procedimien- tos) y valores e intereses (actitudes) según se van refor- zando estos en múltiples actividades desde todos los ámbitos. Por lo tanto, será necesaria una visión multidisci- plinar en la que cada especialista (por ejemplo: biólogo, ge- ólogo, pedagogo, etc.) aporte sus conocimientos sobre cada tema concreto. Datos preliminares de una serie de encuestas realiza- das por Fesharaki (2016) muestran que la mayoría de los alumnos de ESO y Bachillerato encuestados se siente más motivado por la Biología y la considera más útil que la Geología para su futuro. En cuanto a las diferentes ramas de esta última, las que más motivan a los estu- diantes son similares a las que creen que van a tener más salidas laborales, destacando claramente el medioam- biente y los riesgos geológicos, quedando mal valoradas otras como, por ejemplo, los recursos minerales. Esta ca- racterística ya ha sido destacada por Giné (2009) que in- dica que los alumnos suelen tener una mayor motivación por aquello que creen más útil o con más aplicaciones y salidas laborales. Los trabajos de Romero-Nieto et al. (2014a, b) indagan en las razones de los bajos conoci- mientos paleontológicos y proponen actividades didác- ticas para mejorar las nociones que tienen los estudiantes en este campo que, por otra parte, es muy valorado como ocio por parte de los mismos alumnos encuestados, algo que parece ser común también a nivel europeo (Fermeli et al., 2015). Sin embargo, este caso parece más relacio- nado con la mayor presencia de la Paleontología en los medios (películas, libros e incluso reclamos comerciales en forma de juguetes, pegatinas, etc.). Diversos factores han relegado la Geología a un se- gundo plano frente a la Biología tras las múltiples leyes de Educación que se han sucedido en España (Pedrinaci, 2012; Pascual Trillo, 2017). Además de la baja interrela- ción entre la Biología y la Geología como principales componentes de las Ciencias Naturales, otros factores como las propuestas curriculares excesivamente amplias y en las que se favorecen los contenidos biológicos, un tratamiento extremadamente teórico de la Geología en los libros de texto, contenidos poco contextualizados, los menores conocimientos didácticos del profesorado sobre temas de Geología, su menor presencia en los medios y peor conocimiento social, han sido decisivos en este hecho (Del Toro y Morcillo, 2011; Calonge, 2013; entre otros). Sin embargo, la Geología es una ciencia global y que con unos planteamientos adecuados puede ser un ele- mento integrador de las ciencias básicas. En el área de las Ciencias Naturales, diversos autores han realizado trabajos de índole multidisciplinar e interdisciplinar, por ejemplo, en relación con el origen de la vida y la aporta- ción del medio químico y mineral a ese origen (Casado et al., 2011) o relacionando efectos medioambientales con las labores mineras tanto históricas como actuales (Olías y Nieto, 2012). Sorauf (2005) y Boskey (2007) consideran la biomineralización como uno de los tópi- cos que debe ser valorado como nexo de unión entre ciencias como la Paleontología (que estudia los restos fo- silizados de dientes, huesos, conchas, etc.), la Mineralo- gía (que ayuda a comprender cómo los materiales mineralizados constituyeron vías para descifrar microes- tructuras complejas o los cambios diagenéticos que han ocurrido en los fósiles) y la Biología (que estudia la fi- siología, funciones vitales, etc. de los seres vivos que produjeron esos biominerales). Finalmente, la Geología Médica, es una rama emergente de la Geología que rela- 64 BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 ciona factores geológicos con la salud humana y la dis- tribución geográfica de patologías relacionadas con fac- tores ambientales. Esta es una ciencia multidisciplinar que aúna conceptos y métodos de ciencias como Mine- ralogía, Biología, Ciencias Ambientales, Geografía o Medicina (Sahai et al., 2006). De entre todas las posibilidades de unidades interdis- ciplinares que encontramos con solo hojear los currícu- los oficiales, en el presente artículo se hace una propuesta concreta de un “tema puente” entre conteni- dos biológicos (fisiología y patologías humanas) y con- tenidos geológicos (procesos de mineralización, estructura y cristaloquímica mineral y estabilidad mine- ral, entre otros). En los actuales currículos de materias científicas de ESO y Bachillerato la promoción de la salud, la anatomía y fisiología humana, la inmunología y la bioquímica son ampliamente tratados y son, en gene- ral, bien conocidos y valorados por los estudiantes. Por esta razón, se puede aprovechar esta predisposición po- sitiva del alumnado para introducir conceptos de Crista- lografía y Mineralogía menos conocidos, y por lo general, peor valorados por estos. La implementación de unidades interdisciplinares se puede realizar para todas las etapas educativas y tiene una gran importancia para las competencias básicas de cada una de estas etapas. Sin embargo, en este trabajo se ha optado por centrar la re- visión curricular en el Bachillerato y realizar una pro- puesta que pueda servir como punto de partida en el tratamiento de temas de Mineralogía y Cristalografía en programaciones de aula. Esta elección responde a dos he- chos principales. Por una parte, son cursos decisivos para la elección de los futuros estudios universitarios que re- alizarán los estudiantes y, por lo tanto, es vital que co- nozcan, entiendan y valoren la importancia de la Geología y sus diferentes ramas para la sociedad, así como para las posibilidades profesionales y laborales posteriores que puede abrir el conocimiento de estas ciencias. Por otra parte, tras superar la ESO, es esperable que los alumnos hayan aprendido una serie de conceptos y adquirido habilidades y actitudes básicas relacionadas con la Biología y la Geología que faciliten la introduc- ción de conceptos algo más complejos en unidades in- terdisciplinares durante el Bachillerato. El principal objetivo de este trabajo es servir como un documento de apoyo para profesores de la materia Biología y Geología de Bachillerato para la preparación de clases alternativas o complementarias (por ejemplo en el tratamiento de la diversidad para ampliar unidades didácticas dirigidas a alumnos superdotados) a las ha- bituales, con una visión interdisciplinar que relacione conceptos de Geología (Mineralogía y Cristalografía) con otros biológicos (Anatomía y Fisiología) y quími- cos. Para poder realizar esta propuesta, primero se ex- ponen de una forma somera algunas características del actual currículo de Bachillerato a nivel estatal y se se- leccionan posibles bloques de esta materia en las que se podría introducir la propuesta que se hace. Poste- riormente, para mostrar la viabilidad de una enseñanza interdisciplinar, se desarrolla el tema de los biominera- les del cuerpo humano, mediante el ejemplo de los hue- sos y los dientes que relacionan conceptos de Cristalo- grafía y Mineralogía con otros de Fisiología y Anatomía humana. Análisis del Currículo La Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE: BOE número 295, de 10 de diciembre de 2013) expone en varios pun- tos de su preámbulo, en algunos artículos y disposicio- nes, la importancia de una enseñanza integrada e interdisciplinar. Se exponen a continuación algunas fra- ses que reflejan esto: “Una sociedad más abierta, global y participativa de- manda nuevos perfiles ciudadanos y trabajadores, más sofisticados y diversificados, de igual manera que exige maneras alternativas de organización y gestión en las que primen la colaboración y el trabajo en equipo, así como propuestas capaces de asumir que la verdadera fortaleza está en la mezcla de competencias y conocimientos di- versos” (preámbulo IV); “La revisión curricular que su- ceda a la aprobación de la ley orgánica deberá tener muy en cuenta las necesidades de aprendizaje vinculadas a los acelerados cambios sociales y económicos que estamos viviendo. Las claves de este proceso de cambio curricu- lar son favorecer una visión interdisciplinar [...] teniendo en cuenta el principio de especialización del profeso- rado” (preámbulo IX); “El currículo estará integrado por los siguientes elementos: a) [...], b) Las competencias, o capacidades de aplicar de forma integrada los conteni- dos propios de cada enseñanza y etapa educativa, con el fin de lograr la realización adecuada de actividades y la resolución eficaz de problemas complejos, c) [...]” (Ca- pítulo III, artículo 6: Currículo), etc. Con esta perspectiva se ha revisado el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato (BOE número 3, de 3 de enero de 2015). De nuevo en este documento se encuentran varias referencias al carácter integrador e interdisciplinar que debe primar en estas etapas: “El aprendizaje basado en competencias se caracteriza por su transversalidad, su di- namismo y su carácter integral. El proceso de enseñanza- aprendizaje competencial debe abordarse desde todas las áreas de conocimiento [...]”; “Para lograr este proceso de cambio curricular es preciso favorecer una visión inter- disciplinar y, de manera especial, posibilitar una mayor autonomía de la función docente [...]”; etc. Avanzando en la lectura de este documento, el capí- tulo III sobre las enseñanzas de Bachillerato expone en el artículo 25 los objetivos del Bachillerato, de los que destacan dos en relación con este trabajo: “comprender elementos y procedimientos fundamentales de la inves- tigación y de los métodos científicos. Conocer y valo- rar de forma crítica la contribución de la ciencia y la tecnología en el cambio de las condiciones de vida, así como afianzar la sensibilidad y el respeto hacia el medio ambiente”. De nuevo, aunque no de forma ex- 65O. Fesharaki, I. Taboada-Trujols y N. Sánchez-Pastor Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 plícita, se muestra una visión interdisciplinar e inte- grada, ya que, como se ha comentado en la introduc- ción, tanto en el mundo de la investigación científica como en el laboral, es muy complicado resolver un pro- blema sin tener en cuenta las aportaciones de diversas ciencias. Además, esta temática está en clara relación con cuestiones que afectan a la salud y condiciones de vida de los ciudadanos, y su tratamiento didáctico puede mostrar la importancia de algunos campos de la Geología que los alumnos no consideran como los pro- pios de esta ciencia. Se ha elegido la materia Biología y Geología de 1er curso de Bachillerato (materia de opción del bloque de asignaturas troncales) para la revisión y propuesta (Tabla 1). En esta ma- teria, como la predecesora inmediata de la materia Geología (2º curso de Bachillerato), es importante que los alumnos re- ciban una información geológica motivadora, que les permita apreciar la importancia social de esta ciencia y sus aportacio- nes a otras ciencias, como la Biología o la Medicina, y sus posibles salidas laborales. Así, una vez que tengan que elegir las materias optativas de 2º curso no tendrán el actual desco- nocimiento o rechazo hacia la Geología. 66 BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 Bloque 3 (Histología) 6 (Los animales: sus funciones y adaptaciones al medio) 7 (Estructura y composición de la Tierra) 9 (Historia de la Tierra) Contenidos Principales tejidos animales: estructura, función y relación entre la parte orgánica y la inorgánica. Conceptos de Biomineral, biomineralización y sus tipos. Funciones de nutrición en los animales. Aplicaciones y experiencias prácticas. Los biominerales como componentes del aparato masticador. Conceptos de Cristal, cristalización, Mineral y Roca. La estructura interna. Experiencias de cristalización. Ambientes de cristalización y cristalización inducida o controlada por organismos. Estabilidad y transformación mineral. (No se mencionan los fósiles) La Paleontología como ciencia interdisciplinar. Proceso de fosilización y tipos de fósiles. Importancia evolutiva de esqueletos internos y externos mineralizados y relación con su mayor representatividad en el registro geológico. Criterios de evaluación Reconocer la estructura y composición de los tejidos animales relacionándolos con las funciones que realizan; relacionar las funciones de las células óseas, el metabolismo y las variaciones (cristalográficas o mineralógicas) de las fases inorgánicas con algunas patologías óseas; conocer los biominerales funcionales (huesos, dientes y otolitos) y sus principales características mineralógicas y cristalográficas; conocer algunos métodos de caracterización de las fases inorgánicas de los tejidos; asociar imágenes microscópicas con el tejido al que pertenecen. Diferenciar la estructura y función de los órganos del aparato digestivo; conocer los principales biominerales patológicos, sus características composicionales (fosfatos, carbonatos y oxalatos) y su relación con los órganos que intervienen en la nutrición; realizar experiencias de fisiología animal incidiendo en la relación entre partes mineralizadas y partes orgánicas. Seleccionar e identificar los minerales y rocas más frecuentes [...] de interés social o industrial; diferenciar entre los conceptos de cristal, mineral, biomineral y roca; conocer los conceptos de estabilidad y transformación mineral y usar diagramas de fases sencillos; conocer las principales causas de las transformaciones minerales. Interpretar el proceso de fosilización y los cambios que se producen; valorar los biominerales como los elementos que mejor fosilizan; conocer los principales cambios que se producen en los biominerales (esqueletos, conchas,...) tras la muerte del organismo; valorar la aparición de partes mineralizadas como hito evolutivo y su relación con la preservación en el registro y los datos bio- geológicos que proporcionan. Estándares de aprendizaje evaluables Relaciona tejidos animales con sus células características, asociando a cada una de ellas la función que realiza; conoce los principales biominerales del cuerpo humano; describe las funciones de los principales biominerales en relación con sus características cristalográficas y mineralógicas usando terminología científica; relaciona imágenes microscópicas con el tejido al que pertenecen; valora el estudio cristalográfico y mineralógico de huesos con patologías como una importante fuente de información y de aplicaciones médicas. Relaciona cada órgano del aparato digestivo con las funciones que realiza; conoce los principales biominerales distinguiendo algunas patologías y la composición de los biominerales asociados a éstas; valora la importancia del estudio de la parte orgánica e inorgánica para una comprensión completa del tejido; realiza experiencias de fisiología animal. Identifica las aplicaciones de interés social o industrial de determinados tipos de minerales y rocas; diferencia los conceptos de cristal, mineral y roca; conoce los biominerales más frecuentes en el cuerpo humano y su interés aplicado en medicina o farmacia; comprende que los cristales y minerales no son estáticos y que pueden formarse, crecer, transformarse o disolverse en relación con las condiciones del medio. (No se menciona explícitamente la fosilización) Comprende el proceso de fosilización y los cambios que se producen en la composición y textura de los restos fósiles; comprende que el registro paleontológico no es completo y la importancia de las partes mineralizadas para su preservación; valora la importancia evolutiva de la aparición de partes mineralizadas; conoce algunos ejemplos de datos bio-geológicos que proporcionan los fósiles. Tabla 1.- Bloques de Biología y Geología de 1º de Bachillerato seleccionados por su interés para la propuesta que se hace en este trabajo. Se in- cluyen los contenidos, criterios de evaluación y estándares de aprendizaje evaluables que se indican en la LOMCE (BOE número 295, de 10 de di- ciembre de 2013). En cursiva se indican posibles contenidos relacionados con la Mineralogía, así como los criterios y estándares para su evaluación que podrían ser tratados en estos bloques. Dado que el 2º curso de Bachillerato está fuertemente condicionado por un amplio temario y la presión de las prue- bas de acceso a la Universidad, parece complicado introducir otras visiones a nivel de centro o aula por iniciativa de los do- centes, por lo que esta labor sería más propia de las adminis- traciones a través de cambios curriculares. Sin embargo, en las materias de este curso, tal vez a modo de información complementaria se podrían comentar algunas relaciones entre cada aspecto tratado con lo que aportan otras ciencias a ese conocimiento. Por ejemplo, en el tema que nos ocupa en este trabajo, en Biología se podrían citar la importancia de las ca- racterísticas mineralógicas y cristalográficas de los biomine- rales del cuerpo humano al influir en las características anatómicas y fisiológicas. Así, determinadas enfermedades óseas o disfunciones del esqueleto están directamente rela- cionadas con problemas de excesiva o deficiente mineraliza- ción o con problemas en la relación entre los cristales inorgánicos y la materia orgánica que los rodea. En cuanto a las Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente o la Geología, se podría usar la distribución de los diferentes tipos de rocas y su relación con la composición de las aguas de consumo, que en ocasiones pueden influir de forma decisiva en riesgos para la salud relacionados con los biominerales, como es el caso de la fluorosis esquelética o la mayor predisposición de los habitantes de ciertos lugares a desarrollar cálculos renales a causa de las grandes concentraciones de determinadas sales disueltas en sus aguas de consumo. A pesar de las numerosas veces que se señalan la inte- gración de conocimientos o la interdisciplinariedad en el currículo, estos no se traducen en unos criterios de evalua- ción o estándares de aprendizaje evaluables que muestren claramente esa interrelación entre la Geología y la Biología (Tabla 1). De hecho tampoco hay una destacable integra- ción entre los diferentes conocimientos que aportan las di- ferentes ramas dentro de la Biología o de la Geología. Solo en contados epígrafes, como en el bloque 4 de la asigna- tura de Biología y Geología “la biodiversidad”, se puede ver esta interrelación en el currículo, por ejemplo, cuando se considera el contenido “factores que influyen en la dis- tribución de los seres vivos: geológicos y biológicos” o su estándar de aprendizaje “relaciona la latitud, la altitud, la continentalidad, la insularidad y las barreras orogénicas y marinas con la distribución de las especies”. La Tabla 1 recoge algunos de los contenidos mínimos, criterios de evaluación y estándares de aprendizaje eva- luables de varios bloques seleccionados que se prescriben a nivel estatal para la asignatura Biología y Geología. En la misma tabla, a modo de propuesta, se indican conceptos o estándares de aprendizaje más interdisciplinares que se podrían ofrecer. En esta materia no se nombran explícita- mente los procesos de cristalización, los factores que afec- tan a la cristalización o el propio concepto de cristal, siendo para esta etapa básico comprender que los minera- les se caracterizan por su estructura interna organizada for- mando cristales para evitar errores conceptuales como los indicados por Durán y Puigcerver (2017). Estos autores detectaron que el término “inorgánico” de la definición de mineral no era usado correctamente por los estudiantes. La implementación conjunta de actividades sobre los biomi- nerales y prácticas de cristalización en el laboratorio podría ser un buen complemento para clarificar este término. De forma implícita puede deducirse, y cabe esperar que los docentes expliquen estos conceptos en relación con los bloques 7 (Estructura y composición de la Tierra) u 8 (Los procesos geológicos y petrogenéticos). Otra característica curiosa es que ni en los contenidos ni en los estándares del bloque 9 (Historia de la Tierra) aparece alusión alguna al concepto de fósil o a los cambios químicos que se generan durante el proceso de fosilización, por ejemplo, en la com- posición de huesos o dientes; sin embargo, sí aparece en los criterios de evaluación. En todo caso, los bloques 3, 6, 7 y 9 podrían recoger los conceptos que se indican en la tabla y describen en los próximos apartados para introdu- cir en esta materia la Cristalografía y la Mineralogía. Los profesores de esta asignatura pueden plantear esta labor como un complemento a uno o varios de estos bloques en sus programaciones de aula. Para facilitar la labor del docente en su programación de aula el próximo apartado organiza y relaciona aspectos de Mineralogía y Cristalografía con otros de Anatomía y Fi- siología humana. Además, se indican otras ciencias que se ven involucradas en este aprendizaje interdisciplinar. No es objeto de este trabajo, ni hay espacio para ello, secuenciar o explicar detalladamente cada fase de una posible pro- puesta didáctica, ni una metodología o actividades concre- tas, que quedan abiertas a las condiciones de cada aula y las propuestas que cada docente considere más oportunas para el grupo de alumnos a los que vaya dirigida. Biominerales del cuerpo humano: ejemplo de una temática interdisciplinar Generalidades sobre los biominerales Hasta el momento se han distinguido más de 64 especies de 12 grupos minerales presentes en las biomineralizaciones de los seres vivos (Dove, 2010). De estos, solo tres grupos están realmente presentes en el cuerpo humano: los fosfatos, los carbonatos y los oxalatos (Tabla 2). Las estructuras bio- mineralizadas (como conchas o huesos), constituidas por mi- nerales y compuestos orgánicos generalmente de tamaño nanométrico, presentan una naturaleza biocompuesta. En la mayoría de los casos la estructura base puede ser fibrilar, como en algunos huesos y en la dentina, o multi-laminar, como en el caso de algunos huesos y diversos tipos de cálcu- los renales y biliares (Skinner, 2005). La Biomineralización se define como el conjunto de los procesos fisiológicos y mo- leculares, por los cuales los seres vivos sintetizan minerales cristalinos o amorfos a partir de soluciones acuosas que con- tienen iones inorgánicos (“precursores”) y una gran cantidad de macromoléculas y metabolitos (Marín et al., 2014). Hay dos tipos de biomineralización conocidos: la mine- ralización inducida biológicamente, que resulta de los efectos de la actividad biológica en microambientes contiguos, y la mineralización controlada biológicamente, donde las células de los organismos inician la nucleación, intervienen en el cre- cimiento, y determinan la forma y posición final de la mate- ria mineral (Weiner y Dove, 2003). La relación entre la parte 67O. Fesharaki, I. Taboada-Trujols y N. Sánchez-Pastor Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 68 BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 Tipo Fosfatos Oxalatos Carbonatos Uratos Óxidos Mineral Hidroxiapatito Fosfato octacálcico Brushita Whitlockita Estruvita Whewellita Weddellita Caoxita Calcita Aragonito Vaterita Ácido Úrico Magnetita Goethita/Lepidocrocita Hematites Fórmula cristaloquímica Ca5(PO4)3(OH, F, Cl) (hexagonal) Ca8H2(PO4)6 . 5H2O CaHPO4 . 2H2O Ca18Mg2H2(PO4)14 MgNH4PO4 . 6H2O CaC2O4 . H2O (monoclínico) CaC2O4 . 2H2O (tetragonal) CaC2O4 . 3H2O (triclínico) CaCO3 (trigonal) CaCO3 (rómbico) CaCO3 C5H4N4O3 Fe3O4 FeOOH Fe2O3 Localización En huesos y dientes con ciertas impurezas y en calcificaciones patológicas (renales, biliares, tumorales) En cálculos dentales Cálculos dentales y renales y en menor medida en huesos Cálculos renales, dentales y salivares; lesiones por caries dentales; calcificaciones de pulmones tuberculosos Cálculos renales y biliares Cálculos renales Cálculos renales Cálculos renales Otolitos, cálculos renales y biliares, glándulas salivales Cálculos biliares Cálculos renales y biliares Sistema urinario Sistema urinario Sistema urinario Sistema urinario Tabla 2.- Tipos de biominerales más comunes en el cuerpo humano con indicación de sus composiciones, sistemas cristalinos más comunes y su localización en el cuerpo (modificado de Elliot, 2002 y Wenk y Bulakh, 2004). Para completar el estudio de los siete sistemas cristalinos que apare- cen en la naturaleza se puede ampliar esta información con la estructura cúbica de la halita. orgánica e inorgánica es el factor estructural determinante para que los biominerales puedan desarrollar diferentes fun- ciones biológicas (soporte estructural, corte y machacado, sensores de gravedad, etc.; Dove, 2010). La biomineraliza- ción en los seres humanos puede ser funcional (huesos, dien- tes y otolitos) o patológica (litiasis). Los objetivos básicos de la propuesta Los objetivos mínimos que debería perseguir la aplica- ción de esta propuesta ya fuese a nivel curricular o para su adaptación a cualquier actividad en el aula o la implemen- tación de alguna unidad didáctica serían: 1) introducir terminología cristalográfica y mineraló- gica en relación con aspectos anatómico-fisiológicos de los seres humanos; 2) que los alumnos valoren la importancia de abordar la temática de los biominerales desde un punto de vista inter- disciplinar, para que comprendan que no hay soluciones simples o únicas a realidades científicas complejas como puede ser la de la mineralización en los seres vivos; 3) que aprecien cómo algunos minerales (biominerales) son beneficiosos para la actividad y la propia existencia de un organismo, pero que su alteración, aumento o disminu- ción pueden ser causantes de patologías o incluso la muerte del organismo; 4) que comprendan que hay una interrelación entre fac- tores externos, como la alimentación, factores internos, como la genética, y los procesos de mineralización y pato- logías asociadas en el cuerpo; 5) que aprecien el estudio de los restos fósiles como lla- ves para la comprensión de los biominerales, y la impor- tancia evolutiva de la propia aparición de partes mineralizadas en los seres vivos; 6) que valoren el trabajo de equipos multidisciplinares (biólogos, médicos, mineralogistas, químicos, paleontólo- gos, etc.) como la mejor forma de conocer todos los aspec- tos relativos a los biominerales, y la posibilidad de abrir nuevos espacios laborales como la Geología Médica. Propuesta de contenidos interdisciplinares La Tabla 1 muestra una propuesta de contenidos relaciona- dos con aquellos recogidos en el currículo oficial y que se po- 69O. Fesharaki, I. Taboada-Trujols y N. Sánchez-Pastor Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 drían incluir en el desarrollo de al- gunas unidades didácticas inter- disciplinares. Además, se señalan nuevos conceptos y aplicaciones prácticas que se podrían integrar en dichas unidades y sus corres- pondientes criterios de evalua- ción. En este punto hay que aclarar que tan solo se realiza la propuesta a modo de ejemplo para un conjunto de biominerales funcionales, que son los huesos y dientes, que presentan una mine- ralogía de fosfatos. El docente puede de forma similar incluir los otolitos que intervienen en el sis- tema de equilibrio y orientación de los seres humanos, y que, desde el punto de vista mineraló- gico, también tienen interés por estar formados por carbona- tos, otro de los grandes grupos de (bio)minerales. También son de interés, aunque algo más complejos, los oxalatos típicos de las litiasis y, por lo tanto, de biomineralizaciones patológicas, que a su vez podrían relacionarse con temas de Fisiología ve- getal en los que son componentes comunes. Un desarrollo de estos otros biominerales, similar al que se realiza en el próximo apartado, reforzaría algunos contenidos de Cristalografía y Mi- neralogía, por ejemplo, los conceptos de isomorfismo y poli- morfismo, estabilidad mineral, soluciones sólidas o los principales elementos cristalográficos de simetría. En el próximo apartado se describen las características cristaloquímicas y estructurales de los fosfatos, con el ob- jetivo de que se facilite la labor de los docentes que quie- ran usar esta propuesta para la preparación de actividades complementarias o de ampliación en sus programaciones de aula. Además, se indican las características anatómicas y fisiológicas más relevantes que se pueden relacionar con los conceptos mineralógicos (ver Tabla 3) y algunas de las patologías más frecuentes que tienen su origen en varia- ciones cristalográficas o mineralógicas de los biominerales del cuerpo humano. Finalmente, se exponen una serie de puntos de interrelación entre las diferentes ciencias y posi- bles cuestiones cuyo tratamiento en el aula puede motivar a los alumnos y despertar su curiosidad. Los fosfatos Los fosfatos y en especial el grupo del apatito son bue- nos ejemplos de isomorfismo, sustituciones catiónicas y aniónicas, defectos estructurales como vacancias o impu- rezas, etc., y suponen el décimo grupo de minerales más abundante de la Tierra. El calcio y el fósforo se encuentran entre los elementos más abundantes del cuerpo humano, solo superados por los cuatro elementos esenciales (C, H, O y N). Así, el hidroxiapatito es el biomineral más abun- dante e importante en el cuerpo humano, y del resto de ver- tebrados, ya que forma la estructura de huesos, dientes y algunas calcificaciones patológicas (Tabla 2). El P5+ tiene una carga elevada, un tamaño similar al S4+ y forma con el oxígeno grupos aniónicos anisodésmicos, en los que el catión fósforo está más fuertemente atraído por el oxígeno que el resto de cationes. Por estas caracte- rísticas los fosfatos no se suelen polimerizar y presentan grupos aniónicos tetraédricos (PO4) 3- aislados (número de coordinación, NC = 4), que se unen unos a otros por medio de cationes. Por sus características similares se forman se- ries isomorfas con los compuestos de arseñatos (AsO4 3-) y vanadatos (VO4 3-). Muchos de estos compuestos presentan aniones adicionales (OH, Cl, F) y en ocasiones están hi- dratados con moléculas de agua (Klein y Hurlburt, 1997). La estructura del apatito sensu stricto (Fig. 1a) está ba- sada en un empaquetado hexagonal simple, en el que los tetraedros (PO4) se unen lateralmente por medio de catio- nes calcio (Hughes y Rakovan, 2002). El calcio ocupa dos posiciones estructurales; por un lado en coordinación irre- gular nueve (NC = 9) ocupando el centro de un prisma tri- gonal y tricapa de oxígenos. El calcio en este poliedro se une a tres oxígenos de la capa inferior y tres de la superior definiendo el prisma trigonal, y además se coordina con otros tres oxígenos de su propio plano que ocupan las caras del prisma. El resto de cationes calcio ocupan poliedros dis- torsionados de oxígenos y un anión adicional (F, Cl, OH) en coordinación irregular siete (NC = 7) (Hughes et al., 1989). El Ca2+ puede ser sustituido por multitud de cationes (Mg, Sr, Na, Pb, tierras raras, etc.), principalmente en el segundo tipo de posición poliédrica, constituyendo así una solución sólida catiónica. Los aniones adicionales aparecen en el centro de grupos triangulares (NC = 3) de tres calcios y se van situando a lo largo de canales alargados según el eje c. Estos grupos triangulares tienen sentidos opuestos en capas alternas según el eje c. El anión flúor se sitúa en el mismo plano que los calcios, sin embargo, los aniones Cl- y OH- son más grandes y están por encima o debajo del plano de los calcios, lo que origina una pérdida de simetría hexago- nal a monoclínica, por pérdida de un plano de reflexión. Este problema se soluciona, en la mayoría de los ejempla- res, mediante la incorporación de impurezas (otros aniones adicionales) o generación de vacancias, que mantienen una simetría media hexagonal para las estructuras del hidroxia- patito y del cloroapatito, respectivamente (Hughes y Ra- kovan, 2002; Fig. 1B). Por lo tanto, esta estructura presenta ejes senarios helicoidales, ejes binarios, planos de reflexión Fig. 1.- Características estructurales del apatito. A. Estructura del fluorapatito proyectada sobre el plano (001), perpendicular al eje c (modificado de Hughes y Rakovan, 2002). B. Columnas según el eje c de aniones adicionales en los tres términos extremos del apatito (modificado de Hughes et al., 1989). y centros de simetría, entre otros elementos de simetría. Según el anión adicional se forman tres términos extre- mos del apatito sensu stricto. Además, hay otras sustitu- ciones posibles que dan lugar a los siguientes minerales, más o menos comunes (Pan y Fleet, 2002): - Apatito sensu stricto: Ca5 (PO4)3 (F, Cl, OH) - Hidroxiapatito = Ca5 (PO4)3 OH - Fluorapatito = Ca5 (PO4)3 F - Cloroapatito = Ca5 (PO4)3 Cl - Hidroxifluorapatito = Ca5 (PO4)3 (OH, F) - Carbonato fluorapatito (Francolita) = Ca5 (PO4, CO3OH)3 F - Carbonato-apatito (Dahllita) = Ca5 (PO4, CO3OH)3 OH. Los grupos (CO3OH) 3- pueden sustituir parte de los grupos fosfato o unirse a las paredes de los canales formados según el eje c, aunque hay controversia al res- pecto (Fleet et al., 2011). De todas estas fases descritas el principal biomineral es el hidroxiapatito, aunque no suele ser puro, sino que pre- senta mayor o menor cantidad de flúor y de carbonato, sus- tituyendo a los OH y al grupo fosfato, respectivamente (francolita o dahllita). Los pequeños porcentajes de sustitu- ciones iónicas que tienen lugar en los dientes, y también en los huesos, pueden ser los causantes tanto de efectos bene- ficiosos, como perjudiciales para el mismo. El apatito con- tenido en el esmalte tiene menos sustituciones que el apatito contenido en la dentina o en el hueso y es más cercano al hi- droxiapatito estequiométrico. En la dentina y el hueso, el apatito tiene mayor desorden, numerosas deficiencias y sus- tituciones de grupos CO3 = y (HPO4) =. En el mismo sentido, el aporte de aguas fluoradas (aportan iones F que sustituyen a los OH del hidroxiapatito) o la utilización de dentífricos con flúor pueden ser muy beneficiosos para la protección del diente, ya que el fluorapatito presenta un producto de solubilidad menor que el hidroxiapatito (Patel y Brown, 1975). Además, el fluorapatito resiste sin disolverse hasta pH de 4,5 mientras que el hidroxiapatito se desestabiliza y disuelve a partir de pH de 5,5 (Carretero y Pozo, 2007). Por el contrario, la presencia de (CO3) 2- en el hidroxiapatito de los dientes aumenta el producto de solubilidad y, por lo tanto, la disolución en ácidos y consecuentemente su debi- litamiento (Patel y Brown, 1975). El hecho de que el apatito sea un material inorgánico no significa que sea “inerte”, es decir, que es fundamental en los procesos metabólicos del cuerpo humano. Entre otros se pueden destacar la impor- tancia del calcio en los procesos de contracción muscular (junto con magnesio, actina y miosina, etc.) o del fosfato en la formación del ATP (adenosín trifosfato), de los fosfolípi- dos, y un largo etcétera. Así mismo el apatito de los huesos es un “almacén” de elementos menores y traza en el cuerpo humano (Pasteris et al., 2008). De la anterior descripción mineralógica, composicio- nal, estructural-cristalográfica de los fosfatos (principal- mente del grupo del apatito) se pueden destacar algunas interrelaciones con la Biología o la Química, y algunas pre- guntas que pueden ser motivadores para ser tratadas en el aula. Entre otras se pueden destacar: 1) Los fosfatos son los componentes inorgánicos pre- dominantes en los vertebrados. A este respecto se podría preguntar: ¿Por qué son los elementos mayoritarios si no lo son en el medio externo (la Tierra)? o ¿Cómo llegan el calcio o el fósforo a su lugar en los huesos o los dientes? Estas cuestiones permiten enlazar con la nutrición humana y el propio funcionamiento sistémico del cuerpo. 2) Los fosfatos no se suelen polimerizar. En relación con este hecho es interesante hacer notar la diferencia que tienen con la mayoría de los componentes orgánicos (abor- dados en Bioquímica o Química orgánica), muchos de los cuales estudian los alumnos de 1º de Bachillerato. Así sur- gen cuestiones como: ¿De qué depende que unos elemen- tos formen grupos fácilmente polimerizables y otros no los formen? o ¿Qué consecuencias tiene este hecho para la vida? Estas cuestiones permiten introducir aspectos rela- cionados con las condiciones iniciales que posibilitaron la aparición de la vida en la Tierra. 3) El hidroxiapatito presenta gran facilidad para formar soluciones sólidas y dar entrada en su estructura a multitud de elementos. Esta característica cristalográfica permite preguntar: ¿Qué repercusiones puede tener el hecho de que la composición de los huesos o los dientes pueda tener va- riaciones por entrada de diferentes cationes y aniones? Esta cuestión permite abordar aspectos de problemas médicos y ambientales, como la presencia de determinados contami- nantes atmosféricos o del agua que pueden, como en el caso del plomo o el estroncio radiactivo, pasar a los huesos con las consecuencias patológicas que pueden conllevar. 4) El flúorapatito, el hidroxiapatito y carbonato-hidro- xiapatito presentan diferente dureza, distinta resistencia a los cambios del pH, y a otras variables químicas, lo que in- fluye en sus productos de solubilidad y, por lo tanto, en su estabilidad. Este aspecto relaciona conceptos de Biología, Química y Mineralogía, permitiendo preguntarnos: ¿Cómo afectan a las características de nuestros huesos o dientes los pequeños cambios producidos en las composiciones del hi- droxiapatito? Esta cuestión puede plantearse con el uso de sencillos diagramas de estabilidad mineral, con los que mostrar al alumnado, por ejemplo, el porqué del uso de dentífricos con flúor, que a la larga sustituyen parte de los OH del hidroxiapatito generando cierta cantidad de flúora- patito. Además permite enlazar con los usos de los minera- les, ya que el flúor para la producción de dentífricos proviene en gran medida del mineral fluorita. 5) El calcio y el fósforo del apatito son fundamentales en los procesos metabólicos del cuerpo, en procesos como la contracción muscular o la formación de ATP. Este es uno de los puntos con más clara relación con la Fisiología y la Bioquímica, por ejemplo con las cuestiones: ¿Qué ocurre cuándo disminuye el calcio en el cuerpo? o ¿Qué relación hay entre el metabolismo del calcio, la vitamina D y la luz solar? 6) Finalmente, como una aplicación a la Paleontología, el hidroxiapatito de huesos y dientes puede sufrir trasfor- maciones posteriores a su enterramiento (paso de hidroxia- patito a fluorapatito o carbonatoapatito) que permiten que estos restos queden preservados en el registro fósil tras la fosilización y ser estudiados por su interés taxonómico, pa- 70 BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 71O. Fesharaki, I. Taboada-Trujols y N. Sánchez-Pastor Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 leobiológico, evolutivo o paleogeográfico. Por otra parte, como se ha descrito, la estructura del hidroxiapatito per- mite el intercambio de gran cantidad de elementos traza y de diferentes tipos de isótopos, que quedan retenidos en huesos y dientes, haciendo de estos restos buenos indica- dores paleoclimáticos, paleoambientales y paleoecológicos (Kohn y Cerling, 2002; Trueman y Tuross, 2002). Carácterísticas anatómicas y fisiológicas de los huesos Los huesos son tejidos complejos interconectados, que actúan como estructuras de sostén que se remodelan diná- micamente a lo largo de la vida con el fin de mantener su integridad estructural (Glimcher, 2006). El hueso está constituido por un 30% de componente orgánico y un 70% de componente inorgánico. A su vez, el componente inor- gánico está constituido por hidroxiapatito (66,5%) y can- tidades variables de otros iones (carbonato, citrato, magnesio, potasio, sodio y flúor), y el componente orgá- nico por matriz ósea (29,4%) y células (0,6%). Finalmente, la matriz ósea se compone de colágeno (28%) y proteínas no colágenas (1,4%) (Carretero y Pozo, 2007). Las células óseas (osteoblastos, osteoclastos y osteo- citos) controlan la formación, la resorción y el volumen del hueso, por lo tanto son muy activos e importantes en el metabolismo del calcio, fosfato y otros iones presentes en el cuerpo (Platzer, 1986). Por ejemplo, cuando hay exceso de Ca2+ en la sangre, este se deposita en los huesos, mien- tras que cuando falta calcio en el organismo los huesos proporcionan la cantidad necesaria para el correcto fun- cionamiento del metabolismo. Los osteoblastos son las cé- lulas del hueso que se encargan de la fabricación de la matriz ósea y de iniciar el proceso de mineralización ósea, así como de controlar la mineralización de la matriz pro- teica del colágeno extracelular (Puzas, 1996). Los osteo- citos son células óseas maduras derivadas de los osteoblastos cuando estos se mineralizan y cuya función es la de mantener las actividades celulares del tejido óseo, como el intercambio de nutrientes y productos de desecho. Finalmente, los osteoclastos son las células encargadas de la resorción y remodelación de los huesos. El hidroxiapatito de los huesos, generalmente, presenta impurezas que le acercan a la fase denominada carbonato- hidroxiapatito. Los cristales de apatito se disponen aline- ados paralelamente unos a otros, lo cual genera un alto grado de orden (Glimcher, 2006). Durante la infancia el “apatito” de los huesos está menos ordenado y puede ser más amorfo, formando fibras con la materia orgánica. Al ir creciendo los huesos aumenta el orden y el tamaño de los cristales y se pierde materia orgánica lo que se traduce en menor elasticidad y mayor fragilidad de los huesos (Glim- cher, 2006). El rendimiento mecánico general del tejido óseo es bastante notable y se combinan dos propiedades esencia- les para su función, la rigidez estructural y la resistencia (dureza o tenacidad) que son adecuadas para prevenir los inicios del agrietamiento y su propagación (Fratzl, 2008). El componente orgánico de los huesos, constituido por proteínas como el colágeno, es resistente (duro) pero no muy rígido (algo elástico). El componente mineral (hidro- xiapatito), por el contrario, es rígido pero no muy resis- tente (dureza en la escala Mohs de 5). Sin embargo, se puede observar en la Figura 2 que tanto el hueso como la dentina combinan en su justa medida ambas propiedades (Fratzl, 2008). La asociación del “apatito” con fibras co- lágenas óseas es la responsable de la rigidez y resistencia características del tejido óseo. Los huesos son tejidos vivientes que están metabóli- camente activos durante la vida. A medida que el orga- nismo envejece, un desequilibrio entre el proceso de formación del hueso y la reorganización causa pérdidas en la masa del hueso, produce cambios en su calidad y au- menta la necesidad de restablecer la función del tejido mi- neralizado que se haya perdido o dañado (Kawasaki et al., 2009). Determinadas enfermedades que afectan a los hue- sos son causadas por procesos de mineralización defi- ciente o excesiva, acompañada de pérdida de las propiedades de rigidez y resistencia (ver siguiente apar- tado). Sin embargo, existen determinados inhibidores mo- leculares cuya función es retardar la calcificación espontánea de los tejidos internos (Pasteris et al., 2008). Algunas de estas enfermedades se corresponden con ano- malías genéticas, pero también pueden ser graduales y de- pender de factores ambientales como la alimentación, el ejercicio físico, la contaminación ambiental o la exposi- ción al sol (Boskey, 2007). De nuevo con respecto a esta exposición de la anatomía y fisiología del hueso surgen algunas cuestiones intere- santes: 1) Los huesos se remodelan a lo largo de toda la vida ¿Quiere esto decir que los minerales que los forman se transforman, disuelven o crecen? Esta cuestión es de gran interés ya que muchos alumnos, como demuestran estu- dios recientes, piensan que el cambio o el crecimiento son Fig. 2.- Valores típicos de rigidez (módulo de Young) y resis- tencia (tenacidad o dureza; energía de fracturación) en tejidos mineralizados por hidroxiapatito. Las líneas de puntos indican casos extremos en la mezcla de ambos parámetros (modificado de Fratzl y Gupta, 2007). 72 BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 aspectos relacionados con la parte orgánica, la vida, pero que los cristales o los minerales no varían (Durán y Puig- cerver, 2017). Imágenes de microscopía e incluso vídeos de cambios a nivel nanométrico que se producen en los huesos pueden encontrarse en Internet, lo que unido a prác- ticas de cristalización podrían ser determinantes a la hora de corregir este error conceptual. Como aplicación a con- ceptos de Física, es posible explicar la relación entre di- versos métodos analíticos como la difracción de rayos X y la caracterización y estudio de los (bio)minerales a través de sus estructuras cristalinas (Reventós et al., 2012) o las características de las lentes de los microscopios o las es- pectroscopías mediante el uso de imágenes de microscopía óptica o electrónica de muestras de biominerales (huesos, dientes, piedras del riñón o la vesícula, etc.). 2) Durante la vida de un individuo varían el tamaño y el grado de orden de los cristales de los huesos: ¿Qué con- secuencias tiene esta variación sobre las características mecánicas del hueso? o ¿Cómo puede afectar este hecho a las actividades deportivas que realizamos los seres huma- nos? En este caso los cambios llevan aparejados pérdida de materia orgánica lo que se traduce en menor elasticidad y mayor fragilidad de los huesos, limitando la actividad fí- sica de gran exigencia con la edad, y requiriendo mayor tiempo de curación ante lesiones o fracturas de los huesos; todos estos aspectos relacionados con otras ciencias. 3) Determinadas patologías de los huesos son causadas por procesos de mineralización deficiente o excesiva, as- pecto que se desarrolla en el próximo apartado. Algunas patologías de los huesos relacionadas con su mineralogía Osteoporosis. En condiciones normales (sin enferme- dades), durante el crecimiento hay más osteoblastos (o son más activos) que osteoclastos, mientras que durante la vejez predominan los osteoclastos (o son más activos), por lo que se elimina calcio de los huesos y se puede originar el pro- ceso de osteoporosis (Boskey, 2006). Además de la vejez, la menopausia es uno de los momentos en los que es mayor el riesgo de padecer esta enfermedad. La osteoporosis es una enfermedad causada por desór- denes en el esqueleto, como resultado de procesos de pér- dida excesiva de masa (incremento de la porosidad) en los huesos y de la ruptura de su microarquitectura (Vilela y Nunes, 2011). Según estos autores la reducción en la tasa de formación de masa ósea es la causa más importante en la osteoporosis. En el hueso osteopórico las zonas minerali- zadas tienen defectos en su estructura normal y presentan un incremento de la porosidad cortical, aunque la relación mineral/colágeno permanece normal (Tabla 3). Suele aso- ciarse a deficiencias en el contenido de flúor, calcio y fos- fatos o a problemas metabólicos. La osteoporosis pone en peligro la integridad estructural de los huesos e incrementa su fragilidad y el riesgo de fractura. Hasta el momento no hay una solución para esta enfermedad, aunque hay mu- chos estudios que muestran como retardar sus efectos per- judiciales mediante dietas (por ejemplo ricas en calcio), ejercicio físico o medicamentos (Skinner, 2005). Osteomalacia. Es el reblandecimiento de los huesos de- bido a un problema con la capacidad del cuerpo para ab- sorber calcio y fósforo, y que es propiciado por una severa falta de vitamina D (Tabla 3). En los niños se denomina ra- quitismo (Faibish et al., 2005). En personas con osteoma- lacia los huesos son más blandos ya que tienen una relación mineral/colágeno más baja de lo normal (cantidad elevada de colágeno y baja de mineral; Skinner, 2005). Estas defi- ciencias pueden deberse a problemas metabólicos o a va- riaciones genéticas (Kawasaki et al., 2009). Osteopetrosis. Es un extraño desorden congénito que se presenta en los humanos al nacer, en el cual los huesos se vuelven demasiado densos. Esto deriva de un desequilibrio entre la formación del hueso y su resorción, debido al mal funcionamiento de los osteoclastos. Como consecuencia, el modelado y remodelado del hueso no es equitativo y el esqueleto se vuelve frágil a pesar de que se incrementa su Enfermedad Osteoporosis* Osteomalacia * Osteopetrosis* Osteogénesis imperfecta Osteonecrosis Amelogénesis imperfecta* Descripción Incremento de la porosidad con tendencia a la fractura Hueso poco mineralizado con tendencia a la fractura Hueso denso con alta tendencia a la fracturación Hueso flexible debido a una síntesis anormal del colágeno Hueso necrótico Desequilibro en la mineralización del esmalte Frecuencia Alta Alta Baja Baja Baja Alta Tamaño del cristal Aumenta Aumenta Disminuye Disminuye Variable Variable Contenido mineral Variable Disminuye Aumenta Disminuye Aumenta Disminuye Tabla 3.- Determinadas enfermedades de los huesos y los dientes debidas a procesos de mineralización deficiente o excesiva (modificado de Boskey, 2007). Con un asterisco se indican aquellas que se detallan en el texto. masa (Tabla 3). Se puede decir que la mineralización au- menta pero la frecuencia con la cual se regeneran los hue- sos es baja en esta enfermedad (Boskey, 2006). Carácterísticas anatómicas y fisiológicas de los dientes Los dientes forman parte del aparato masticador en el ser humano y se componen de esmalte, dentina, cemento radicular y pulpa. La dentina y el esmalte presentan una serie de diferencias bastante significativas. Por una parte, la dentina, al igual que los huesos, se considera como un “te- jido viviente”, mientras que el esmalte es acelular y, por lo tanto, no es un “tejido vivo” (Elliot, 2002). Por otra parte, el colágeno se presenta como el mayor constituyente orgá- nico de la dentina y el cemento, al igual que de los huesos, pero no aparece en el esmalte (Skinner, 2005). Las dife- rencias entre la dentina y el esmalte se producen en el pro- ceso embriológico de su formación, siendo la primera de origen mesodérmico (al igual que los huesos) y la última de origen ectodérmico (Elliot, 2002). El esmalte, formado por la acción de células especia- lizadas (ameloblastos), es un tejido muy mineralizado, constituido por cristales entrecruzados en las tres direc- ciones del espacio, de composición apatito (96%), y en menor medida por materia orgánica (1,7% de amelogeni- nas, ameloblastinas y enamelinas) y agua (2,3%) (Kawa- saki et al., 2009). Por su extrema mineralización presenta gran dureza que protege la superficie de la corona de los dientes (característica importantísima para su función masticatoria y también para su posterior preservación en el registro fósil). La dentina, formada por la acción de los odontoblastos, es un tejido duro, con cierta elasticidad (Fig. 2), constituido mayoritariamente por apatito (69,3%) y menores cantidades de materia orgánica (17,5%, principalmente proteínas co- lágenas) y agua (13,2%) (Leonhardt, 1986). Aunque el co- lágeno es la proteína que le da flexibilidad a los ligamentos y a los tendones, la adición de apatito a la matriz del colá- geno lo convierte en un componente rígido que proporciona tanto a los dientes como a los huesos y otros tejidos su gran capacidad de resistencia (Despopoulos y Silbernagl, 1986). Finalmente, el cemento radicular, formado por la acción de los cementoblastos, es un tejido duro parecido al hueso que está constituido en su totalidad por apatito, mientras que la pulpa es un tejido blando y fibroso constituido por materia orgánica que da sensibilidad al diente. En la pulpa se forman los odontoblastos responsables de la formación de la dentina, entre otras funciones (Boskey, 2007). De nuevo, de la descripción de las características de los dientes y sus componentes se pueden destacar algunas in- terrelaciones, y surgen cuestiones que pueden ser motiva- doras para ser tratadas en el aula: ¿Qué consecuencias tiene para su composición, estructura y función el hecho de que la dentina y el esmalte tengan diferentes orígenes embrio- lógicos?, ¿Por qué los dientes son los elementos que mejor fosilizan del cuerpo de los vertebrados?, ¿Qué datos po- drían proporcionar estos restos sobre la ecología del pasado de la Tierra? o ¿Tienen relación las patologías de los dien- tes con su composición mineralógica o con su estructura microcristalina? Esta última cuestión se desarrolla en el próximo apartado exponiendo algunas de las patologías más típicas de los dientes y sus relaciones con aspectos de nutrición, higiene bucal, procesos bioquímicos que tienen lugar en la boca, etc. Algunas patologías de los dientes en relación con su mineralogía Caries dentales. Cuando los dientes se deterioran por una deficiente mineralización, se desarrollan las caries. Ac- tualmente se sabe que el pH (la acidez) es el principal cul- pable del desarrollo de caries, siendo también nocivos los azúcares. Los carbohidratos son importantes como sustrato donde se desarrollan las bacterias bucales y como materia que por fermentación bacteriana genera ácidos. A pesar de su dureza, el esmalte dental tiene gran microporosidad que facilita los ataques ácidos durante las reacciones químicas generadoras de las caries (Elliot, 2002). En la boca se produce un ciclo continuo de desminera- lización y remineralización de la superficie de los dientes, por lo que podemos considerar la carie como un proceso dinámico (Elliot, 2002). Si la acidez en la superficie de un diente se sitúa por debajo de un pH de 5,5, se producirá una liberación de iones calcio y fosfato, que serán englobados en la saliva (en general ligeramente alcalino, pH = 7-8). Pero estos elementos pueden volver a la estructura del diente si el pH de la saliva sube por encima de 5,5, ya que esta es una solución saturada de estos iones, y así toda lesión que solo afecte al esmalte podrá remineralizarse. Cuando el equili- brio entre remineralización y desmineralización se rompe, debido a periodos prolongados de acidez, se producen las caries (Elliot, 2002; Carretero y Pozo, 2007). La carie dental es un ejemplo de interacción entre nu- trición e infección. Se necesitan muchos nutrientes para un buen desarrollo y la salud de los dientes y las encías (vita- minas A y D, calcio, fósforo y proteínas). Sin embargo, en términos de prevención de caries, el flúor es el elemento más destacable. Una adecuada fluoración de las aguas de consumo (aproximadamente 1-2 ppm de flúor en los sumi- nistros de agua urbana; Gómez Santos et al., 2002) puede proteger los dientes contra las caries. Otros medios para re- ducir las caries dentales son la educación nutricional a pa- dres y niños (dietas cariogénicas y los riesgos asociados, higiene buco-dental, hábitos de cepillado de los dientes, etc.) y las revisiones periódicas de los médicos especialitas (Gómez Santos et al., 2002). Otra enfermedad relacionada con los dientes es la pe- riodontal (en las encías). Suele producirse en personas ma- yores y es una causa de pérdida de dientes. Esta enfermedad empieza con el desarrollo de placas de minerales (también denominadas cálculos; Tabla 3) por bacterias que sobrevi- ven en los carbohidratos que se adhieren a los dientes. La placa genera inflamación e infección del ligamento perio- dontal y conduce a encías retraídas y sangrantes, periodon- titis, y eventualmente a pérdida de la base ósea y de los dientes. Esta enfermedad ha sido relacionada con infinidad de otras enfermedades como consecuencia o como factor causante (Arias et al., 2016). 73O. Fesharaki, I. Taboada-Trujols y N. Sánchez-Pastor Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 Fluorosis dental. Como ya se ha comentado, el flúor en el agua de ingesta, en la crema dental o aplicado sobre los dientes hace que el esmalte dental sea más resistente a las caries. Sin embargo, un exceso de flúor, puede generar efectos adversos sobre los dientes como la fluorosis den- tal. La fluorosis es la hipomineralización del esmalte den- tal por aumento de la porosidad. Generalmente se debe a una excesiva ingesta de flúor durante el desarrollo del es- malte antes de la erupción. El consumo de agua con un con- tenido superior a 5 ppm de forma continuada dará lugar a una amplia fluorosis dental (Gómez Santos et al., 2002). No solo el consumo excesivo de flúor es condicionante de la fluorosis, también que este consumo coincida con el pe- riodo de formación de los dientes, que es cuando mayor re- levancia estructural tiene el flúor (Driscoll et al., 1983). Durante el período de formación del diente, la incorpora- ción del flúor se hace fundamentalmente a través de la pulpa dentaria, que contiene vasos sanguíneos, donde la cé- lula formadora de esmalte, el ameloblasto, está sintetizando una matriz proteica que posteriormente se calcifica. Si por esta vía se ingieren altas concentraciones de flúor, este in- terfiere con el metabolismo del ameloblasto y el proceso de calcificación, y forma un esmalte defectuoso dando lugar a la fluorosis dental (Driscoll et al., 1983). Otras en- fermedades también pueden estar en el origen o el agrava- miento de la fluorosis, como es el caso de la enfermedad celíaca (Giluca et al., 2010). Existe una fluorosis esquelé- tica mucho más peligrosa que la dental, cuyas consecuen- cias y tratamiento están en estudio por la comunidad científica (Reddy et al., 1998). Amelogénesis imperfecta. La amelogénesis imperfecta es una enfermedad que representa un grupo heterogéneo de condiciones que afectan al esmalte dental, ocasionalmente en conjunto con otras enfermedades dentales y bucales (Tabla 3). Esta enfermedad afecta la estructura del esmalte de manera similar en la mayoría de los dientes y puede estar asociada con cambios bioquímicos en el cuerpo humano (Robinson et al., 2003). Las propiedades físicas y la fun- ción fisiológica del esmalte están directamente relacionadas con la composición, orientación, disposición y morfología de los componentes minerales dentro del tejido (Mahoney et al., 2003). El esmalte dental se presenta en la amelogé- nesis imperfecta como un tejido altamente mineralizado con más del 95% de su volumen ocupado por grandes, y fuertemente organizados, cristales de hidroxiapatito. La for- mación de esta estructura altamente organizada parece estar controlada por los ameloblastos a través de la interacción de una serie de moléculas de la matriz orgánica (Crawford et al., 2007). Algunos de los múltiples genes que codifican las proteínas específicas del esmalte han sido indicados como genes promotores de la amelogénesis imperfecta (Kawa- saki et al., 2009). Consideraciones finales Esta evaluación de algunas materias de ciencias del ac- tual currículo estatal de Bachillerato ha puesto de mani- fiesto que, a pesar de la constante referencia a la importancia de conocimientos interdisciplinares que se hace en ella, no hay suficientes contenidos ni criterios de evaluación que muestren esta interdisciplinariedad. En este trabajo hemos presentado una propuesta para introducir en Bachillerato conceptos de Mineralogía, como los sistemas cristalinos o la estabilidad y transformaciones minerales, a partir de las características de los biominerales más im- portantes del cuerpo humano. Esto permite a los alumnos recibir información cristalográfica y mineralógica inte- grada en un conjunto de saberes que se entrelazan en torno al concepto de biomineralización. Este tipo de aproxima- ciones a la ciencia que integran diversas especialidades son fundamentales para el adecuado desarrollo de las compe- tencias en Ciencia y Tecnología, ya que derivan de proce- sos y situaciones interconectadas similares a las que aparecen durante el ejercicio profesional de la Geología o la Biología. Además, este tipo de propuestas tienen un fuerte carácter instrumental, muestran su utilidad futura a los estudiantes y tienen interés social e incluso económico; todas estas características que pueden mostrar al profeso- rado, alumnado, padres y a la sociedad en su conjunto la relevancia de la Geología. Los aspectos tratados permiten contextualizar la Geología (Cristalografía y Mineralogía) al mostrar sus relaciones explícitas con la vida cotidiana de los estudiantes y sus familias, ya que cualquier estudiante puede conocer a personas con osteoporosis o ha sufrido caries dentales. La propuesta puede ser usada para discusiones dirigi- das en el aula, de forma que se puede destacar cómo de- terminadas enfermedades (la fluorosis o las litiasis, por ejemplo) son, en parte, consecuencia de aspectos socio- económicos y cómo esta circunstancia influye en la dis- tribución de estas enfermedades entre la población humana mundial (Dalstra et al., 2005), resaltando la im- portancia de que las investigaciones científicas y adelan- tos en salud lleguen a todos los rincones del planeta, como parte de un objetivo transversal de educación para la igualdad. Al mismo tiempo permite hacer partícipes a los alumnos sobre el conocimiento de hábitos saludables (entre otros la práctica de deporte y una correcta alimen- tación) y buenas prácticas de higiene en un contexto com- pletamente científico. Finalmente, se pone de manifiesto la importancia del trabajo de los investigadores en Mineralogía (búsqueda de características cristalográficas y mineralógicas que mejo- ren la comprensión de la estructura y el comportamiento de los biominerales ante los procesos bioquímicos del cuerpo humano) en una vertiente directamente relacionada con la salud, siendo este un aspecto poco o nada conocido por el alumno y la sociedad en su conjunto, y que por su potencial funcionalidad sería una forma de motivar al alumnado por su estudio. Agradecimientos Los autores agradecemos la concienzuda revisión y las sugerencias de Ismael Coronado y José Antonio Pascual, y de la editora Beatriz Bádenas, que han permitido mejo- rar y reorientar la propuesta inicial que se presentaba en este trabajo. 74 BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 Referencias Anguita, F., 1994. Geología, Ciencias de la Tierra, Ciencias de la Naturaleza: paisaje de un aprendizaje global. Enseñanza de las Ciencias, 12 (l): 15-21. Arias, J.R., Becerra, M.S., Díaz, K.R., Mancilla, G.S., Monsalve, J.M., 2016. Efectividad de los tratamientos para la Periodon- titis: Revisión sistemática. Revista Venezolana de Investiga- ción Odontológica IADR, 4 (2): 298-313. Boskey, A.L., 2006. Assessment of bone mineral and matrix using backscatter electron imaging and FTIR imaging. Current Os- teoporosis Reports, 4: 71-75. Boskey, A.L., 2007. Mineralization of bones and teeth. Elements, 3: 385-391. Calonge, A., 2013. Estado actual de la Enseñanza de la Geología. Macla, 17: 11-12. Casado, A.I., Fesharaki, O., Pérez-García, A., 2011. Origen de la vida: evolución de las teorías hacia un inicio organizado por minerales. En: Viajando a mundos pretéritos, (A. Pérez-García, F. Gascó, J.M Gasulla, F. Escaso, Eds). Ayuntamiento de Mo- rella, Castellón, 75-92. Carretero, M.I., Pozo, M., 2007. Mineralogía Aplicada: Salud y Medio Ambiente. Thomson Editores Spain, Paraninfo S.A., 406 p. Crawford, P.J.M., Aldred, M., Bloch-Zupan, A., 2007. Ameloge- nesis imperfecta. Orphanet Journal of Rare Diseases, 2: 17. Dalstra, J.A.A., Kunst, A.E., Borrell, C., Breeze, E., Cambois, E., Costa, G., Geurts, J.J.M., Lahelma, E., Van Oyen, H., Ras- mussen, N.K., Regidor, E., Spadea, T., Mackenbach, J.P., 2005. Socioeconomic differences in the prevalence of common chro- nic diseases: an overview of eight European countries. Inter- national Journal of Epidemiology, 34: 316-326. Del Toro, R., Morcillo, J.G. 2011. Las actividades de campo en educación secundaria. Un estudio comparativo entre Dina- marca y España. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 19 (1): 39-47. Despopoulos, A., Silbernagl, S., 1986. Color atlas of phisiology. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Alemania, 356 p. Dove, P.M., 2010. The rise of skeletal biominerals. Elements, 6: 37-42. Driscoll, W.S., Horowitz, H.S., Meyers, R.J., Heifetz, S.B., King- man, A., Zimmerman, E.R., 1983. Prevalence of dental caries and dental fluorosis in areas with optimal and above optimal water fluoride concentration. Journal of the American Dental Association, 107: 42-47. Durán, H., Puigcerver, M. 2017. Análisis de conceptos de los es- tudiantes de Magisterio acerca de los minerales y algunas es- trategias para mejorar su comprensión. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 25 (3): 341-352. Elliot, J.C., 2002. Calcium phosphate biominerals. Reviews in Mi- neralogy and Geochemistry, 48 (1): 427-453. Faibish, D., Gomes, A., Boivin, G., Binderman, I., Boskey, A.L., 2005. Infrared imaging of calcified tissue in bone biopsies from adults with osteomalacia. Bone, 36: 6-12. Fermeli, G., Meléndez, G., Koutsouveli, A., Dermitzakis, M., Ca- longe, A., Steininger, F., D’Arpa, C., Di Patti, C., 2015. Geos- cience teaching and student interest in secondary schools-preliminary results from an interest research in Greece, Spain and Italy. Geoheritage, 7: 13-24. Fesharaki, O., 2016. Análisis paleoambiental y paleoclimático de los yacimientos de Somosaguas y Húmera (Mioceno medio, Madrid): sedimentología, petrología, mineralogía y aplicación a divulgación e innovación educativa. Tesis Doctoral, Univ. Complutense de Madrid, 366 p. Fleet, M.E., Liu, X., Liu, X., 2011. Orientation of channel carbo- nate ions in apatite: Effect of pressure and composition. Ame- rican Mineralogist, 96 (7): 1148-1157. Fratzl, P., 2008. Mechanical design of biomineralized tissues. Bone and other hierarchical materials. En: Metal ions in Life Sciences, (A. Sigel, H. Sigel, R.K.O. Sigel, Eds). John Wiley & Sons, England, 547-575. Fratzl, P., Gupta, H.S., 2007. Nanoscale mechanisms of bone de- formation and fracture. En: Handbook of Mineralization, (E. Bäuerlein, Ed). Wiley-VCH, Weinheim, 397-414. Giluca, M.R., Cei, G., Gigli, F., Gandini, G., 2010. Oral signs in the diagnosis of celiac disease: review of the literature. Mi- nerva Stomatologica, 59: 33-43. Gimeno Sacristán, J., 2005. La educación que aún es posible. Ensayos acerca de la cultura para la educación. Morata, Madrid, 183 p. Giné, N., 2009. Como mejorar la docencia universitaria: el punto de vista del estudiantado. Revista Complutense de Educacion, 20 (1): 117-134. Glimcher, M.J., 2006. Bone: Nature of the calcium phosphate crystals and cellular, structural, and physical chemical mecha- nisms in their formation. Reviews in Mineralogy & Geoche- mistry, 64: 223-282. Gómez Santos, G., Gómez Santos, D., Martín Delgado, M., 2002. Flúor y fluorosis dental. Pautas para el consumo de dentífri- cos y aguas de bebida en Canarias. Dirección General de Salud Pública, Servicio Canario de la Salud. Hughes, J.M., Cameron, M., Crowley, K.D., 1989. Structural va- riations in natural F, OH and Cl apatites. American Mineralo- gist, 74: 870-876. Hughes, J.M., Rakovan, J., 2002. The Crystal Structure of Apatite, Ca5(PO4)3(F,OH,Cl). Reviews in Mineralogy and Geoche- mistry, 48 (1): 1-12. Kawasaki, K., Buchanan, A.V., Weiss, K.M., 2009. Biominerali- zation in humans: making the hard chices in life. The Annual Review of Genetics, 43: 119-142. Klein, C., Hurlburt, C.S., 1997. Manual de mineralogía. Basado en la obra de J.D. Dana. Editorial Reverté, 680 p. Kohn, M.J., Cerling, T.E., 2002. Stable isotope compositions of biological apatite. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 48 (1): 455-488. Leonhardt, H., 1986. Color atlas and textbook of human anatomy (II): Internal Organs. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Alema- nia, 362 p. Mahoney, E.K., Rohanizadeh, R., Smail, F.S.M., Kilpatrick, N.M., Swain, M.V., 2003. Mechanical properties and microstructure of hypomineralized enamel of permanent teeth. Biomaterials, 25: 5091-5100. Niemi, H., Toom, A., Kallioniemi, A., 2016. Miracle of Educaction: The principles and practices of teaching and learning in Finnish schools. Sense Publishers, Rotterdam, Holanda, 292 p. Olías, M., Nieto, J.M., 2012. El impacto de la minería en los ríos Tinto y Odiel a lo largo de la historia. Revista de la Sociedad Geológica de España, 25: 177-192. Pan, Y., Fleet, M.E., 2002. Compositions of the apatite-group mi- nerals: substitution mechanisms and controlling factors. Re- views in Mineralogy and Geochemistry, 48 (1): 13-49. Pascual Trillo, J.A., 1998. Por unas ciencias ambientales y unas ciencias de la Tierra. Reflexiones críticas y propuestas para un debate. Enseñanza de las Ciencias, 16 (2): 341-351. Pascual Trillo, J.A., 2017. Necesitamos la Geología también en Bachillerato. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 25 (3): 274-284. 75O. Fesharaki, I. Taboada-Trujols y N. Sánchez-Pastor Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019 Pasteris, J.D., Wopenka, B., Valsami-Jones, E., 2008. Bone and tooth mineralization: Why apatite? Elements, 4: 97-104. Patel, P.R., Brown, W.E., 1975. Thermodynamic solubility pro- duct of human tooth enamel powder: powdered sample. Jour- nal of Dental Research, 54: 728-736. Pedrinaci, E., 2012. Alfabetización en Ciencias de la Tierra, una propuesta necesaria. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 20 (2): 133-140. Platzer, W., 1986. Color atlas and textbook of human anatomy (I): Locomotor system.Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Alemania, 436 p. Puzas, J.E., 1996. Osteoblasts cell biology: lineage and functions. En: Primier of the metabolic bone diseases and disorders of mineral metabolism, (M.J. Favus, Ed). Lippincott-Raven Press, New York, USA, 1-16. Reddy, D.R., Srikanth, R.S., Misra, M., 1998. Fluorosis. Surgical Neurology, 49 (6): 635-636. Reventós, M.M., Rius, J., Amigó, J.M., 2012. Mineralogy and ge- ology: The role of crystallography since the discovery of X- ray diffraction in 1912. Revista de la Sociedad Geológica de España, 25: 133-143. Robinson, C., Shore, R.C., Wood, S.R., Brookes, S.J., Smith, D.A.M., Wright, J.T., Connell, S., Kirkham, J., 2003. Subunit structures in hydroxyapatite crystal development in enamel: Implications for amelogenesis imperfecta. Connective Tissue Research, 44: 65-71. Romero-Nieto, D., Fesharaki, O., García Yelo, B.A., 2014a. Pelí- culas de trasfondo paleontológico: análisis científico y pro- puestas didácticas. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 22 (2): 167-176. Romero-Nieto, D., García Yelo, B.A. and Fesharaki, O., 2014b. Paleontología y Enseñanza Obligatoria. Fuentes y grado de co- nocimiento. New Insights on Ancient Life, 211-214. Sahai, N., Schoonen, M.A.A., Skinner, H.C.W., 2006. The emer- gent field of Medical Mineralogy and Geochemistry. Reviews in Mineralogy & Geochemistry, 64: 1-4. Skinner, H.C.W., 2005. Mineralogy of bone. En: Medical Geo- logy, (O. Selenus, Ed). Elsevier, New York, 667-693. Sorauf, J.E., 2005. Biomineralization. Journal of Paleontology, 79 (2): 408-410. Trueman, C.N., Tuross, N., 2002. Trace elements in recent and fossil bone apatite. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 48 (1): 489-521. Vilela, P., Nunes, T., 2011. Osteoporosis. Neuroradiology, 53: 185-189. Weiner, S., Dove, P.M., 2003. An overview of biomineralization processes and the problem of the vital effect. Reviews in Mi- neralogy and Geochemistry, 54: 1-29. Wenk, H-R., Bulakh, A., 2004. Minerals and human health. En: Minerals: Their constitution and origin. Cambridge Univer- sity Press. United Kingdom, 558-569. MANUSCRITO RECIBIDO EL 18-7-2018 RECIBIDA LA REVISIÓN EL 27-2-2019 ACEPTADO EL MANUSCRITO REVISADO EL 14-3-2019 76 BIOMINERALES DEL CUERPO HUMANO Revista de la Sociedad Geológica de España, 32(1), 2019