İncilerin İnanılmaz Simetrisinin Sırrı Çözüldü

Yüzyıllar boyunca araştırmacılar istiridyelerin düzensiz şekilli kum taneleri veya enkaz parçaları etrafında nasıl şaşırtıcı derecede simetrik yuvarlak inciler büyüttüklerini merak ettiler. Şimdi bir ekip istiridyelerin, midyelerin ve diğer yumuşakçaların matematiksel kuralları izleyen mücevherleri büyütmek için nasıl karmaşık bir süreç kullandığını gösterdi.

İnciler tahriş edici bir madde yumuşakçanın içinde sıkışıp kaldığında oluşur ve hayvan, yumuşak mineral ve protein katmanları (birlikte sedef olarak adlandırılır) oluşturarak kendini korur. Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı'nda 19 Ekim'de yayınlanan bir analize göre, bu asimetrik merkezin üzerine inşa edilen her yeni sedef tabakası kendisinden öncekilere tam olarak uyum sağlar ve düzensizlikleri yumuşatarak yuvarlak bir inciyle sonuçlanır.

Canberra'daki Avustralya Ulusal Üniversitesi'nde biyojeokimyacı olan Laura Otter, "Sedef, bazı deniz kabuklarının içlerinde veya incilerin dışında gördüğümüz inanılmaz derecede güzel, yanardöner, parlak bir malzemedir" dedi.

Bir incinin sedef katmanlarını bırakırken simetrik büyümesinin yumuşakçaların iki temel yeteneği dengelemesine bağlı olduğunu Otter ve meslektaşları keşfetti. İnci formları olarak ortaya çıkan büyüme sapmalarını düzelterek bu varyasyonların incinin birçok katmanına yayılmasını önler. Aksi takdirde ortaya çıkan mücevher orantısız olacaktır.

Ayrıca, yumuşakça sedef katmanlarının kalınlığını modüle eder ve böylece bir katman özellikle kalınsa, sonraki katmanlar yanıt olarak daha ince olur. Bu, incinin binlerce katmanı boyunca benzer bir ortalama kalınlığı korumasına yardımcı olur, böylece mükemmel bir şekilde yuvarlak ve tek tip görünür. Bu sabit ayarlama olmadan bir inci, küresel şeklinden uzaklaşan küçük kusurları çoğaltarak, tabakalı tortul kayaya benzeyebilir.

Araştırmacılar doğu Avustralya kıyı inci çiftliğinde Akoya inci istiridyelerinden (Pinctada imbricata fucata) toplanan keshi incilerini incelediler. İncileri enine kesitler halinde kesmek için bir elmas tel testere kullandılar, ardından incilerin yapısını karakterize etmelerini sağlayan tahribatsız bir teknik olan Raman spektroskopisini kullanarak taşları cilaladılar ve incelediler. Gazetede sergilenen incilerden biri için, 548 gün boyunca biriktirilen 2.615 katman sayıldı.

Analiz, incilerin sedef katmanlarının kalınlıklarındaki dalgalanmaların, 1/f gürültüsü veya pembe gürültü adı verilen ve rastgele görünen olayların gerçekte bağlantılı olduğu bir fenomen sergilediğini ortaya çıkardı. Bu durumda, farklı kalınlıklarda sedef katmanlarının oluşumu rastgele görünebilir, ancak aslında önceki katmanların kalınlığına bağlıdır. Aynı fenomen sismik aktivitede de iş başındadır: Yerin gümbürtüsü rastgele görünüyor, ancak aslında önceki son sismik aktiviteyle bağlantılı. Ann Arbor'daki Michigan Üniversitesi'nde malzeme bilimcisi ve mühendisi olan ortak yazar Robert Hovden, pembe gürültünün klasik müzikte ve hatta kalp atışlarını ve beyin aktivitelerini izlerken bile ortaya çıktığını söylüyor. Hovden, bu fenomenlerin "evrensel bir davranış ve fizik sınıfına ait olduğunu" söylüyor.

Biyomineralizasyon üzerine çalışan fizikçi Pupa Gilbert, araştırmacıların ilk kez "sedef kendi kendine iyileştiğini ve bir kusur ortaya çıktığında, harici bir iskele veya şablon kullanmadan birkaç [katman] içinde kendini iyileştirdiğini" bildirdiklerini söylüyor. Otter'ın notları: "Bu alçakgönüllü yaratıklar, tüm teknolojimizle yaptığımızdan çok daha kolay ve daha iyi süper hafif ve süper sert bir malzeme üretiyorlar. Sadece kalsiyum, karbonat ve proteinden oluşan sedef yapıldığı malzemelerden 3.000 kat daha sağlamdır."

Hovden, bu yeni inci anlayışının, daha enerji verimli güneş panelleri veya uzay gemilerinde kullanım için optimize edilmiş sert ve ısıya dayanıklı malzemeler gibi "yeni nesil süper malzemelere" ilham verebileceğini ekliyor.

 

Kaynak:

https://www.sciencenews.org/article/pearl-symmetry-round-formation-oysters-nacre-math