Mikroskopická stavba perleti

Mimořádný materiál mimořádné konstrukce

Měkkýši vytvářejí skořápky, aby chránili své měkké tkáně před predátory. Nacre, perleť, má složitou, velmi pravidelnou strukturu, která z ní dělá neuvěřitelně silný materiál. V závislosti na druhu mohou vlákna elementů perleti dosahovat délky desítek centimetrů. Bez ohledu na velikost je každá perleť postavena z materiálů složených z velkého množství jednotlivých buněk ukozvených na více různých místech současně. Jak přesně tato vysoce periodická a jednotná struktura vychází z počáteční poruchy, nebylo dosud známo.

Perleťová vnitřek ulity Nautilus -Foto Chris 73

Tvorba perleti začíná nekoordinovaně tak, že buňky ukládají materiál současně na různých místech. Není divu, že raná perleťová struktura není příliš pravidelná. V tomto okamžiku je plná vad. „Na samém začátku je vrstvená minerálně-organická tkáň plná strukturálních poruch, které se šíří několika vrstvami jako spirála. Ve skutečnosti vypadají jako točité schodiště s orientací pro praváky i leváky,“ říká Dr. Igor Zlotnikov, vedoucí výzkumné skupiny v B CUBE – Centru pro molekulární bioinženýrství na TU Dresden. „Úloha těchto defektů při tvorbě takové periodické tkáně nebyla nikdy prozkoumána. Na druhé straně je na konci procesu růstu zralá perleť bez defektů s pravidelnou jednotnou strukturou. Jak by mohla z takové poruchy vzniknout dokonalost?“

Lamely perleti
Foto: Fabian Heinemann

Vědci ze skupiny dr. Zlotnikova spolupracovali s Evropským synchrotronovým radiačním zařízením (ESRF) v Grenoblu, aby se velmi podrobně podívali na vnitřní strukturu rané a zralé perleti. Pomocí holografické rentgenové nano tomografie založené na synchrotronech mohli vědci zachytit růst perleti v průběhu času. „Nacre je extrémně jemná struktura s organickými částicemi menšími než 50 nm. „Kombinace hustých a vysoce periodických anorganických destiček s jemnými a štíhlými organickými rozhraními dělá z perleti náročnou strukturu pro obraz. Kryogenní zobrazování nám pomohlo získat potřebnoé rozlišení,“ vysvětluje Dr. Pacureanu ze skupiny rentgenových nanoprocesů ESRF.

Mikroskopická struktura perleti
Obrázek: Kebes

Vědci vyvinuli segmentační algoritmus pomocí neuronových sítí a trénovali jej k oddělení různých vrstev perleti. Tímto způsobem byli schopni sledovat, co se stane se strukturálními vadami, a jak roste perleť. Chování strukturálních defektů v rostoucí perleti bylo překvapivé. Poruchy opačného směru spirály ulity byly k sobě přitahovány z velkých vzdáleností. Poruchy pro praváky i leváky se pohybovaly skrz konstrukci, dokud se nesetkaly, a navzájem se rušily. Tyto události vedly k tkáňové synchronizaci. Postupem času to umožnilo, aby se struktura vyvinula do naprosto pravidelné a bezchybné komplexní struktury.

Periodické struktury podobné perleti jsou produkovány mnoha různými druhy zvířat. Vědci se domnívají, že nově objevený mechanismus by mohl řídit nejen tvorbu perleti, ale i dalších biogenních struktur.

Původní text v angličtině

0 Shares

Add a Comment

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

1 × four =

Pokračováním užívání této stránky souhlasíte s použitím cookies. více informací

Nastavení cookie na tomto webu je nastaveno pro "povoleno cookies", aby vám poskytlo nejlepší možné prohlížení stránek. Pokud budete nadále používat tento web bez změny nastavení cookie nebo klepnete na tlačítko "Souhlasím" souhlasíte s podmínkami použití cookie.

Zavřít