A felfedezés új alapanyagokat jelenthet a napelemekhez és az űrutazásokhoz.

A kutatók évszázadok óta keresik a választ arra a kérdésre, hogy az osztriga hogyan növeszt lenyűgözően szimmetrikus, tökéletesen kerek gyöngyöket, szabálytalan alakú homokszemek vagy törmelékdarabok köré. Most, a kutatók egy csoportja kimutatta, hogy az osztrigák, kagylók és más puhatestűek olyan összetett folyamatot alkalmaznak a gyöngyök előállítására, amely a természetben előforduló matematikai szabályokat követi.

A gyöngyök akkor keletkeznek, amikor egy irritatív anyag beszorul egy puhatestű belsejébe. Az állat úgy védekezik, hogy sima felületű ásványi és fehérjerétegeket épít köré – ezeket együttesen gyöngyháznak nevezik. Minden egyes új gyöngyházréteg, amely erre az aszimmetrikus középpontra épül, pontosan alkalmazkodik az azt megelőző rétegekhez. Kisimítja az egyenetlenségeket, ez pedig kerek gyöngyöt eredményez.

„A gyöngyház egy hihetetlenül szép, irizáló, fényes anyag, amelyet egyes tengeri kagylók belsejében vagy a gyöngyök külsején láthatunk” – mondta dr. Laura M. Otter, a canberrai Ausztrál Nemzeti Egyetem biogeokémikusa.

Dr. Otter, kollégáival együtt fedezte fel, hogy a gyöngyök szimmetrikus növekedése, a gyöngyház rétegről rétegre történő képződése, a puhatestű két alapvető képességén múlik. Az egyik ilyen képesség, hogy az élőlény a gyöngy formálódása során jelentkezett rendellenességeket kijavítja és megakadályozza, hogy ezek az eltérések továbbterjedjenek a gyöngy további rétegeire. Ellenkező esetben a kapott drágakő féloldalas lenne.
Ezenkívül a puhatestű modulálja a gyöngyházrétegek vastagságát is. Így, ha az egyik réteg túl vastag lesz, a következő rétegek vékonyabbak lesznek. Ez segít a gyöngynek megőrizni egyforma vastagságát több ezer rétegében, így tökéletesen kereknek és egyenletesnek tűnik. Folyamatos korrigálások nélkül, a gyöngy réteges üledékes kőzetre hasonlítana, felerősítve a gömb alakját elrontó apró hibákat.

A kutatók Akoya gyöngy osztrigából (Pinctada imbricata fucata) gyűjtött keshi gyöngyöket tanulmányoztak egy kelet-ausztráliai tengerparti gyöngyfarmon. Gyémánthuzal-fűrésszel vágták a gyöngyöket keresztmetszetekre, majd csiszolták és megvizsgálták a drágaköveket a Raman-spektroszkópia módszerével, ami egy roncsolásmentes technika. Ez lehetővé tette számukra a gyöngy szerkezetének jellemzését. Az egyik gyöngy esetében 2615 réteget számoltak meg, ami összesen 548 napon keresztül rétegződött.

Az elemzés feltárta, hogy a gyöngyök gyöngyházrétegvastagság-változásának köze van az 1/f zajnak.

A más néven rózsaszín zajnak nevezett jelenséghez, amelyben a véletlenszerűnek tűnő események valójában összekapcsolódnak. Ebben az esetben a különböző vastagságú gyöngyházrétegek kialakulása véletlenszerűnek tűnhet, de valójában az előző rétegek vastagságától függ. Ugyanez a jelenség működik a szeizmikus aktivitásban is: a talaj rengései véletlenszerűnek tűnnek, de valójában a közelmúltbeli szeizmikus tevékenységhez kapcsolódnak. A rózsaszín zaj megfigyelhető a klasszikus zenében és még a szívverés és az agyi aktivitás esetében is – mondja Robert Hovden társszerző, a Michigani Egyetem anyagtudósa és mérnöke. Szerinte ezek a jelenségek a viselkedés és a fizika egy egyetemes osztályához tartoznak.

Állítólag ez az első alkalom, amikor a kutatók arról számoltak be, hogy „a gyöngyház magától gyógyul, és ha hiba lép fel, akkor néhány rétegen belül kijavítja azt. A gyöngyház még figyelemreméltóbb anyag, mint ahogyan azt korábban gondolták. Ráadásul Otter szerint ezek a kis lények sokkal könnyebben és jobban készítenek szuperkönnyű és rendkívül kemény anyagokat, mint mi a technológiánkkal. A pusztán kalciumból, karbonátból és fehérjéből készült gyöngyház ugyanis 3000-szer keményebb, mint azok az anyagok, amelyekből készült. Éppen ezért a gyöngyökről szerzett új ismeretek inspirálhatják a szuperanyagok következő generációját. Például az energiahatékonyabb napelemeket vagy az űrhajókban használható erősen ellenálló és hőálló anyagokat.