Снимка: Laura Otter/ScienceNews
Учени са открили как стриди и други мекотели отглеждат такива симетрични перли, като тези на перлените стриди Акоя, показани тук. Откритието може да вдъхнови нови материали за слънчеви панели и космически кораби
Векове наред изследователите са се озадачавали как в стридите растат зашеметяващо симетрични, идеално кръгли перли около пясъчни зърна с неправилна форма или криви отломки, попаднали в тях. Сега екип учени показа, че стриди, миди и други мекотели използват сложен процес за отглеждане на скъпоценните камъни, който следва математически правила, наблюдавани в природата.
Перлите се образуват, когато дразнител попадне в капан в мекотело и и то се защитава, като изгражда гладки слоеве от минерали и протеини, наречени седеф, около него. Всеки нов слой седеф, изграден върху този асиметричен център, се адаптира точно към тези, които го предхождат, изглаждайки неравностите, за да се получи кръгла перла, според анализ, публикуван в Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Седефът е този невероятно красив, преливащ, лъскав материал, който виждаме във вътрешностите на някои миди или от външната страна на перлите“, казва Лора Отър, биогеохимик в Австралийския национален университет в Канбера. Симетричният растеж на перлата, докато полага слоеве от седеф, разчита на това, че мекотелите балансират две основни способности. Той коригира аберациите в растежа, които се появяват при образуването на перлата, като всеки слой изглажда предходния. В противен случай полученият скъпоценен камък би бил изкривен.
Освен това мекотелите модулират дебелината на седефните слоеве, така че ако един слой е особено дебел, следващите слоеве в отговор ще бъдат по-тънки. Това помага на перлата да поддържа подобна средна дебелина в хилядите си слоеве, така че да изглежда идеално кръгла и равномерна. Без тази постоянна корекция, перлата може да прилича на седиментна скала, засилвайки малките несъвършенства, които намаляват нейната сферична форма.
Учените са изследвали перли, събрани от перлени стриди Акоя (Pinctada imbricata fucata) в крайбрежна ферма за перли в Източна Австралия. Те използвали трион с диамантена тел, за да нарежат перлите на напречни сечения, след което полират и изследват скъпоценните камъни с помощта на Раманова спектроскопия, неразрушителна техника, която им позволява да характеризират структурата на перлите. За една от перлите, показана тук, те преброяват 2615 слоя, които са се образували в продължение на 548 дни.
Това напречно сечение на перла показва, че кръглият скъпоценен камък расте около деформирана буца Снимка: Джисок Гим
Анализът разкрива, че флуктуациите в дебелините на слоевете седеф на перлите показват феномен, наречен 1/f шум, или розов шум, при който събития, които изглеждат случайни, всъщност са свързани. В този случай образуването на седефени слоеве с различна дебелина може да изглежда произволно, но всъщност зависи от дебелината на предишните слоеве.
Същият феномен действа и при сеизмичната активност: тътенът на земята изглежда произволен, но всъщност е свързан с предишна скорошна сеизмична активност. Розовият шум се появява и в класическата музика и дори при наблюдение на сърдечния ритъм и мозъчната активност, казва съавторът на изследването Робърт Ховдън, учен по материали и инженер в Университета на Мичиган в Ан Арбър.
Тези явления „принадлежат към универсален клас на поведение и физика“, казва Ховден. Това е първият път, когато изследователите съобщават, че „седефът се самолекува и когато възникне дефект, той се самолекува в рамките на няколко слоя, без да използва външно скеле или шаблон“, казва Пупа Гилбърт, физик, изучаващ биоминерализацията в Университет на Уисконсин – Медисън.
Седефът е още по-забележителен материал, отколкото сме оценявали преди. Тези скромни същества правят супер лек и супер здрав материал много по-лесно и по-добре, отколкото ние с цялата си технология. Изработен само от калций, карбонат и протеин, седефът е „3000 пъти по-здрав от материалите, от които е направен. Това ново разбиране за перлите, добавя Ховден, може да вдъхнови „следващото поколение супер материали“, като по-енергийно ефективни слънчеви панели или здрави и топлоустойчиви материали, оптимизирани за използване в космически кораби.
Източник: ScienceNews
