Os cientistas registraram como a madrepérola se monta em uma estrutura ideal

Os moluscos constroem conchas para proteger seus tecidos moles dos predadores. Madrepérola, que é mar

organismos usam para«construção», tem uma estrutura complexa e muito regular. Isso o torna um material incrivelmente durável. Dependendo do tipo, o nácar pode atingir dezenas de centímetros de comprimento. Independentemente do tamanho, cada nácar é composto por materiais depositados em muitas células individuais em vários locais diferentes simultaneamente. Como exatamente essa estrutura altamente periódica e homogênea surge da desordem inicial era desconhecida até agora.

Pesquisadores do grupo de ZlotnikovEm colaboração com o Laboratório Europeu de Radiação Síncrotron (ESRF) em Grenoble, analisamos detalhadamente a estrutura interna do nácar inicial e maduro. Usando nanotomografia holográfica de raios X baseada em síncrotron, eles foram capazes de registrar o crescimento do nácar ao longo do tempo. “O nácar é uma estrutura extremamente fina com elementos orgânicos com tamanho inferior a 50 nm. A linha de luz ID16A no ESRF proporcionou-nos uma oportunidade sem precedentes de visualizar o nácar em três dimensões, explica Igor Zlotnikov, PhD, chefe do grupo de investigação B CUBE. “A combinação de plaquetas inorgânicas elétron-densas e de alto período com superfícies orgânicas finas e finas torna o nácar uma estrutura desafiadora para a imagem. A imagem criogênica nos ajudou a obter a resolução que precisávamos.”

Estação final no canal de nanotomografia de raios-X holográfica (ID16A) no ESRF. Crédito: © Igor Zlotnikov

Analisar os dados foi bastante desafiador.Os pesquisadores desenvolveram um algoritmo de segmentação usando redes neurais e o treinaram para separar diferentes camadas de madrepérola. Assim, eles foram capazes de rastrear o que acontece com os defeitos estruturais à medida que a madrepérola cresce.

Seção transversal da concha mostrando a madrepérola periodicamente em camadas sobre a estrutura prismática da concha. Crédito: © Igor Zlotnikov

Comportamento de defeitos estruturais em crescimentoa madrepérola foi inesperada. Defeitos na direção oposta do parafuso foram atraídos entre si de grandes distâncias. Os defeitos do lado direito e do lado esquerdo moveram-se pela estrutura até se encontrarem e se neutralizarem. Esses eventos resultaram em sincronização em todo o tecido. Com o tempo, isso permitiu que a estrutura se desenvolvesse em uma estrutura totalmente correta e sem defeitos.

Estruturas periódicas como madrepérolasão criados por muitos tipos diferentes de animais. Os pesquisadores acreditam que o mecanismo recém-descoberto poderia controlar não apenas a formação da madrepérola, mas também de outras estruturas biogênicas.

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