Vedci zaznamenali, ako sa perleť zostavuje do ideálnej štruktúry

Mäkkýše si stavajú ulity, aby chránili svoje mäkké tkanivá pred predátormi. Matka perly, ktorou je more

organizmy využívajú na«konštrukcia», má zložitú a veľmi pravidelnú štruktúru. To z neho robí neuveriteľne odolný materiál. V závislosti od typu môže perleť dosiahnuť dĺžku desiatok centimetrov. Bez ohľadu na veľkosť sa každá perleť skladá z materiálov uložených v mnohých jednotlivých bunkách na niekoľkých rôznych miestach súčasne. Ako presne táto vysoko periodická a homogénna štruktúra vzniká z počiatočnej poruchy, bolo doteraz neznáme.

Výskumníci zo Zlotnikovovej skupinyV spolupráci s Európskym laboratóriom pre synchrotrónové žiarenie (ESRF) v Grenobli sme sa veľmi podrobne pozreli na vnútornú štruktúru ranej a zrelej perlete. Pomocou holografickej röntgenovej nanotomografie na báze synchrotrónu boli schopní zaznamenať rast perlete v priebehu času. „Nacre je mimoriadne jemná štruktúra s organickými prvkami s veľkosťou menšou ako 50 nm. Lúč ID16A v ESRF nám poskytol bezprecedentnú príležitosť vizualizovať perleť v troch rozmeroch, vysvetľuje Igor Zlotnikov, PhD, vedúci výskumnej skupiny B CUBE. „Kombinácia elektrónovo hustých a vysokoperiodických anorganických doštičiek s tenkými a tenkými organickými povrchmi robí z perlete náročnú štruktúru na zobrazenie. Kryogénne zobrazovanie nám pomohlo získať rozlíšenie, ktoré sme potrebovali.“

Koncová stanica na kanáli holografickej röntgenovej nanotomografie (ID16A) pri ESRF. Poďakovanie: © Igor Zlotnikov

Analýza údajov bola dosť náročná.Vedci vyvinuli segmentačný algoritmus pomocou neurónových sietí a vyškolili ho na oddelenie rôznych vrstiev perlete. Takto boli schopní sledovať, čo sa stane so štrukturálnymi poruchami, keď perleťová matka rastie.

Prierez škrupinou zobrazujúci periodicky navrstvenú perleť cez prizmatickú štruktúru škrupiny. Poďakovanie: © Igor Zlotnikov

Správanie sa štrukturálnych chýb pri pestovaníperleťová matka bola nečakaná. Poruchy v opačnom smere skrutky sa k sebe priťahovali z veľkých vzdialeností. Pravostranné a ľavostranné defekty sa pohybovali konštrukciou, až kým sa nestretli a navzájom sa neutralizovali. Tieto udalosti viedli k synchronizácii v celom tkanive. To časom umožnilo, aby sa štruktúra vyvinula do úplne správnej a bezchybnej.

Periodické štruktúry ako perleťsú tvorené mnohými rôznymi druhmi zvierat. Vedci sa domnievajú, že nedávno objavený mechanizmus by mohol riadiť nielen tvorbu perlete, ale aj ďalšie biogénne štruktúry.

Čítaj viac

Uvidíte, ako sa objavil mesiac. Staroveká planéta narazila do Zeme

Archeológovia našli starodávny pohreb na Kryme. Bola tam „vstupenka“ na posmrtný život

Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť