Gli scienziati hanno registrato come la madreperla si assembla in una struttura ideale

I molluschi costruiscono conchiglie per proteggere i loro tessuti molli dai predatori. Madreperla, che è mare

gli organismi utilizzano per«costruzione», presenta una struttura complessa e molto regolare. Questo lo rende un materiale incredibilmente resistente. A seconda della tipologia, la madreperla può raggiungere le decine di centimetri di lunghezza. Indipendentemente dalle dimensioni, ogni madreperla è composta da materiali depositati in molte celle individuali in diversi luoghi contemporaneamente. Come esattamente questa struttura altamente periodica e omogenea derivi dal disordine iniziale era finora sconosciuto.

Ricercatori del gruppo di ZlotnikovIn collaborazione con il Laboratorio europeo delle radiazioni di sincrotrone (ESRF) di Grenoble, abbiamo osservato in modo molto dettagliato la struttura interna della madreperla precoce e matura. Utilizzando la nanotomografia olografica a raggi X basata sul sincrotrone, sono stati in grado di registrare la crescita della madreperla nel tempo. “La madreperla è una struttura estremamente fine con elementi organici di dimensioni inferiori a 50 nm. La linea di luce ID16A dell'ESRF ci ha fornito un'opportunità senza precedenti di visualizzare la madreperla in tre dimensioni, spiega Igor Zlotnikov, PhD, capo del gruppo di ricerca B CUBE. “La combinazione di piastrine inorganiche ad alta densità di elettroni e ad alto periodo con superfici organiche sottili e sottili rende la madreperla una struttura difficile da immaginare. L’imaging criogenico ci ha aiutato a ottenere la risoluzione di cui avevamo bisogno”.

Stazione finale sul canale della nanotomografia a raggi X olografica (ID16A) all'ESRF. Credito: © Igor Zlotnikov

L'analisi dei dati è stata piuttosto impegnativa.I ricercatori hanno sviluppato un algoritmo di segmentazione utilizzando reti neurali e l'hanno addestrato per separare diversi strati di madreperla. Così, sono stati in grado di tracciare cosa succede ai difetti strutturali man mano che la madreperla cresce.

Sezione trasversale della conchiglia che mostra la madreperla periodicamente stratificata sulla struttura prismatica della conchiglia. Credito: © Igor Zlotnikov

Comportamento dei difetti strutturali in crescitala madreperla era inaspettata. I difetti nella direzione opposta della vite sono stati attratti l'uno dall'altro da grandi distanze. I difetti del lato destro e del lato sinistro si sono spostati attraverso la struttura fino a quando non si sono incontrati e si sono neutralizzati. Questi eventi hanno provocato la sincronizzazione in tutto il tessuto. Ciò ha permesso nel tempo alla struttura di svilupparsi in una struttura completamente corretta e priva di difetti.

Strutture periodiche come la madreperlasono creati da molti diversi tipi di animali. I ricercatori ritengono che il meccanismo scoperto di recente potrebbe controllare non solo la formazione della madreperla, ma anche altre strutture biogeniche.

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