Przez wieki badacze zastanawiali się, w jaki sposób ostrygi hodują oszałamiająco symetryczne, idealnie okrągłe perły wokół nieregularnie ukształtowanych ziaren piasku lub kawałków gruzu. Teraz zespół wykazał, że ostrygi, małże i inne mięczaki używają złożonego procesu do wyhodowania pereł, który jest zgodny z matematycznymi zasadami widocznymi w całej naturze.
Perły powstają, gdy drażniący czynnik zostaje uwięziony wewnątrz mięczaka, a zwierzę chroni się budując wokół niego gładkie warstwy minerałów i białek – razem nazywane gondolą. Każda nowa warstwa gipsu zbudowana nad tym asymetrycznym centrum dostosowuje się dokładnie do tych, które ją poprzedzały, wygładzając nieregularności, aby w rezultacie otrzymać okrągłą perłę, zgodnie z analizą opublikowaną 19 października w Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Nacre to ten niezwykle piękny, opalizujący, błyszczący materiał, który widzimy we wnętrzach niektórych muszli lub na zewnątrz pereł” – mówi Laura Otter, biogeochemik z Australian National University w Canberze.
Symetryczny wzrost perły, która układa warstwy gipsu, zależy od tego, czy mięczak zachowuje równowagę pomiędzy dwoma podstawowymi zdolnościami, co odkryła Otter i jej koledzy. To koryguje aberracje wzrostu, które pojawiają się, jak perła tworzy, zapobiegając te różnice z propagacji na wielu warstwach perły. W przeciwnym razie, powstający klejnot byłby przekrzywiony.
Analiza wykazała, że fluktuacje grubości warstw gipsu w perłach wykazują zjawisko zwane szumem 1/f, czyli szumem różowym, w którym zdarzenia, które wydają się być przypadkowe, są w rzeczywistości powiązane. W tym przypadku tworzenie się warstw gorsetu o różnej grubości może wydawać się przypadkowe, ale w rzeczywistości zależy od grubości poprzednich warstw. To samo zjawisko działa w aktywności sejsmicznej: Dudnienie ziemi wydaje się przypadkowe, ale w rzeczywistości jest związane z poprzednią, niedawną aktywnością sejsmiczną. Różowy szum pojawia się również w muzyce klasycznej, a nawet podczas monitorowania uderzeń serca i aktywności mózgu, mówi współautor pracy, Robert Hovden, materiałoznawca i inżynier z Uniwersytetu Michigan w Ann Arbor. Te zjawiska „należą do uniwersalnej klasy zachowań i fizyki”, mówi Hovden.
Jest to pierwszy raz, kiedy badacze donoszą, „że nacre sam się leczy i kiedy pojawia się defekt, leczy się sam w ciągu kilku [warstw], bez użycia zewnętrznego rusztowania lub szablonu”, mówi Pupa Gilbert, fizyk badający biomineralizację na Uniwersytecie Wisconsin-Madison, który nie był zaangażowany w badanie. „Nacre jest jeszcze bardziej niezwykłym materiałem niż wcześniej docenialiśmy”.
zauważa Wydra: „Te skromne stworzenia tworzą super lekki i super wytrzymały materiał o wiele łatwiej i lepiej niż my z całą naszą technologią”. Wykonany tylko z wapnia, węglanu i białka, nacre jest „3,000 razy twardszy niż materiały, z których jest wykonany.”
To nowe zrozumienie pereł, dodaje Hovden, może zainspirować „następną generację super materiałów”, takich jak bardziej energooszczędne panele słoneczne lub twarde i odporne na ciepło materiały zoptymalizowane do użycia w statkach kosmicznych.
