เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่นักวิจัยงงงวยว่าหอยนางรมเติบโต ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ ได้สมมาตรอย่างน่าทึ่ง ไข่มุกที่กลมอย่างสมบูรณ์แบบรอบๆ เม็ดทรายหรือเศษซากที่มีรูปร่างไม่ปกติ ตอนนี้ ทีมงานได้แสดงให้เห็นว่าหอยนางรม หอยแมลงภู่ และหอยชนิดอื่นๆ ใช้กระบวนการที่ซับซ้อนในการปลูกอัญมณีซึ่งเป็นไปตามกฎทางคณิตศาสตร์ที่เห็นได้ทั่วไปในธรรมชาติ
ไข่มุกก่อตัวขึ้นเมื่อสารระคายเคืองติดอยู่ภายในหอย
และสัตว์ปกป้องตัวเองด้วยการสร้างชั้นเรียบๆ ของแร่ธาตุและโปรตีน ซึ่งเรียกว่ามุกมุกรอบๆ ไข่มุกใหม่แต่ละชั้นที่สร้างขึ้นเหนือจุดศูนย์กลางที่ไม่สมดุลนี้จะปรับให้เข้ากับชั้นที่อยู่ก่อนหน้าได้อย่างแม่นยำขจัดความผิดปกติจนกลายเป็นมุกกลม ตามการวิเคราะห์ที่ตีพิมพ์ในวันที่ 19 ตุลาคมในProceedings of the National Academy of Sciences
ลอร่า ออตเตอร์ นักชีวเคมีจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียในแคนเบอร์รากล่าวว่า “มุกเป็นวัสดุที่สวยงาม มีสีรุ้ง และเป็นประกายอย่างเหลือเชื่อที่เราเห็นอยู่ภายในเปลือกหอยบางชนิดหรือที่ด้านนอกของไข่มุก”
การเติบโตที่สมมาตรของไข่มุกขณะวางเป็นชั้นของมุกมุกนั้นอาศัยหอยที่สมดุลความสามารถพื้นฐานสองอย่าง ออตเตอร์และเพื่อนร่วมงานของเธอค้นพบ โดยจะแก้ไขความคลาดเคลื่อนของการเจริญเติบโตที่ปรากฏเป็นรูปมุก ป้องกันไม่ให้รูปแบบเหล่านั้นขยายพันธุ์ไปหลายชั้นของไข่มุก มิฉะนั้น อัญมณีที่ได้จะกลับด้าน
นอกจากนี้ หอยจะปรับความหนาของชั้นมุกดังนั้นหากชั้นหนึ่งมีความหนาเป็นพิเศษ ชั้นต่อมาจะมีการตอบสนองที่บางลง ( SN: 3/24/14 ) ซึ่งช่วยให้ไข่มุกรักษาความหนาเฉลี่ยที่ใกล้เคียงกันบนชั้นหลายพันชั้น เพื่อให้มุกดูกลมและสม่ำเสมออย่างสมบูรณ์แบบ หากปราศจากการปรับอย่างสม่ำเสมอ ไข่มุกอาจดูเหมือนหินตะกอนที่มีการแบ่งชั้น ขยายจุดบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ที่เบี่ยงเบนจากรูปร่างทรงกลมของไข่มุก
นักวิจัยได้ศึกษาไข่มุก keshi ที่เก็บจากหอยมุก Akoya ( Pinctada imbricata fucata )
ที่ฟาร์มไข่มุกชายฝั่งตะวันออกของออสเตรเลีย พวกเขาใช้เลื่อยลวดเพชรตัดไข่มุกเป็นชิ้นตัดขวาง จากนั้นจึงขัดเงาและตรวจสอบอัญมณีโดยใช้ Raman spectroscopy ซึ่งเป็นเทคนิคที่ไม่ทำลายซึ่งอนุญาตให้ระบุโครงสร้างของไข่มุกได้ สำหรับไข่มุกชิ้นหนึ่งที่จัดแสดงในกระดาษนั้น พวกมันนับได้ 2,615 ชั้น ซึ่งถูกเก็บสะสมไว้นานกว่า 548 วัน
การวิเคราะห์พบว่าการผันผวนของความหนาของชั้นมุกมุกเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า 1/f noise หรือ pink noise ซึ่งเหตุการณ์ที่ดูเหมือนสุ่มนั้นเชื่อมโยงกันจริงๆ ในกรณีนี้ การก่อตัวของชั้นมุกที่มีความหนาต่างกันอาจปรากฏแบบสุ่ม แต่จริงๆ แล้วขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นก่อนหน้า ปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นในกิจกรรมแผ่นดินไหว: เสียงดังกึกก้องของพื้นดินดูเหมือนสุ่ม แต่จริงๆ แล้วเชื่อมโยงกับการเกิดแผ่นดินไหวครั้งล่าสุดก่อนหน้านี้ ผู้เขียนร่วม Robert Hovden นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุและวิศวกรแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนในแอนอาร์เบอร์กล่าวว่าเสียงสีชมพูยังเกิดขึ้นในดนตรีคลาสสิกและแม้กระทั่งการตรวจสอบการเต้นของหัวใจและการทำงานของสมอง ปรากฏการณ์เหล่านี้ “อยู่ในกลุ่มพฤติกรรมและฟิสิกส์ระดับสากล” ฮอฟเดนกล่าว
นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยรายงานว่า “มุกนั้นสามารถรักษาตัวเองได้ และเมื่อมีข้อบกพร่องเกิดขึ้น มันจะรักษาตัวเองภายในไม่กี่ [ชั้น] โดยไม่ต้องใช้นั่งร้านหรือแม่แบบภายนอก” Pupa Gilbert นักฟิสิกส์ที่กำลังศึกษาเรื่อง biomineralization ที่ มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน–แมดิสันที่ไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ “มุกเป็นวัสดุที่โดดเด่นยิ่งกว่าที่เราเคยชื่นชม”
นากหมายเหตุ: “สิ่งมีชีวิตที่ต่ำต้อยเหล่านี้กำลังสร้างวัสดุที่เบาและแข็งแกร่งเป็นพิเศษได้ง่ายกว่าและดีกว่าเทคโนโลยีทั้งหมดของเรา” มุกที่ทำขึ้นจากแคลเซียม คาร์บอเนต และโปรตีนนั้น “แข็งแกร่งกว่าวัสดุที่ใช้ทำ 3,000 เท่า”
Hovden กล่าวเสริมว่าความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับไข่มุกนี้สามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับ “วัสดุสุดยอดรุ่นต่อไป” เช่นแผงโซลาร์เซลล์ที่ประหยัดพลังงานมากขึ้นหรือวัสดุที่ทนทานและทนความร้อนซึ่งเหมาะสำหรับใช้ในยานอวกาศ
