How do oysters make pearls? - Rob Ulrich

Переводчик: Rostislav Golod Редактор: Natalia Savvidi

While most people wouldn’t consider the crusty exterior of an oyster

Вряд ли большинство людей назовёт красивыми

покрытые твёрдой коркой раковины жемчужниц,

to be particularly beautiful,

opening up this craggy case might reveal an exquisite jewel nestled within.

но, раскрыв створки этой грубой на вид ракушки,

можно обнаружить спрятанное внутри настоящее сокровище.

Yet, despite their iridescent colors and smooth shapes,

Однако несмотря на переливчатые цвета и гладкую поверхность,

pearls are actually made of the exact same material

жемчужины на самом деле состоят из того же самого вещества,

as the shell that surrounds them.

что и ракушка, в которой они находятся.

Pearls, urchin spines, the shells of mussels, snails and clams, even coral—

Жемчужины, иглы морских ежей,

раковины и ракушки мидий, улиток, гребешков и даже кораллы —

all these structures are made out of the same chemical compound:

всё это состоит из одного и того же химического соединения —

calcium carbonate.

карбоната кальция.

So, how does this single ingredient form such a vast array of materials?

Как же из одного и того же компонента

получается такое широкое разнообразие материалов?

Calcium carbonate, or CaCO3, is common on land,

Карбонат кальция, или CaCO3, — довольно распространённое вещество на суше,

and even more bountiful in the sea.

но в море он содержится просто в изобилии.

The Earth’s crust is rich in calcium,

Земная кора богата кальцием,

and over millennia these deposits have seeped into rivers and oceans.

а за тысячи лет его отложения попали в реки и океаны.

This is especially true near hydrothermal vents,

Его особенно много рядом с гидротермальными источниками,

where hot seawater mingles with calcium rich basalts.

где горячая солёная вода смешивается с богатыми кальцием базальтами.

Meanwhile, when carbon dioxide in the air interacts with seawater

Однако, вступая в реакцию с морской водой, содержащийся в воздухе углекислый газ

it eventually produces dissolved carbonate.

в конечном итоге образует растворённый в воде карбонат кальция.

Every year, the ocean absorbs roughly one third of our carbon dioxide emissions,

Ежегодно воды мирового океана поглощают примерно треть

от выбросов углекислого газа,

adding huge quantities of carbonate into the water.

из-за чего карбоната кальция в воде становится всё больше.

It’s no surprise that sea creatures have made use of these abundant compounds,

Неудивительно, что морские животные воспользовались изобилием этого вещества,

but the way calcium and carbonate are woven together into various shapes

однако многообразие форм химической связи кальция и гидрокарбонатов

is surprisingly artful.

превращает это вещество в настоящие произведения искусства.

Let’s return to the humble oyster.

Но вернёмся к нашим скромным жемчужницам.

Like many aquatic mollusks, oysters start life as exposed larvae,

Как и все обитающие в воде двустворчатые моллюски,

жемчужницы появляются на свет беззащитными личинками

and quickly get to work building a protective shell.

и сразу же приступают к строительству защитной оболочки.

First, an organ called the mantle secretes an organic matrix

Вначале в органе под названием «мантия» вырабатывается органический матрикс

of proteins and other molecules to construct a scaffold.

из белков и других молекул, из которого вскоре формируется «скелет».

Then, the oyster filters the seawater,

Затем ракушка, просеивая через себя морскую воду,

drawing out calcium and carbonate to combine them into its building material.

задерживает ионы кальция и гидрокарбонатов и превращает их в строительный материал.

It lays this material over the scaffold,

Этот материал выстилается слоями по скелетному каркасу,

which is covered in charged proteins that attract and guide

который покрыт заряженными белками, улавливающими молекулы карбоната кальция

the calcium carbonate molecules into layers.

и направляющими их на строительство слоёв.

The specific arrangement of these protein scaffolds depends on the mollusk species

Особое расположение этих белковых скелетов зависит от видов моллюсков

and their environment,

и среды их обитания.

accounting for their vast diversity of shell shapes, sizes, and colors.

Этими факторами объясняется

широкое разнообразие форм, размеров и цветов ракушек.

Mollusks carefully control all components of their calcium carbonate creations—

Моллюски тщательно контролируют

все компоненты своих кальциево-карбонатных «творений»,

even manipulating CaCO3 at the molecular level.

причём распределяют CaCO3 даже на молекулярном уровне.

Using special proteins,

При помощи особых белков

mollusks can produce two crystal structures out of CaCO3:

моллюски могут производить из CaCO3 два кристаллических биоминерала —

calcite and aragonite.

кальцит и арагонит.

Both of these compounds have the same chemical composition,

Оба эти соединения имеют одинаковый химический состав,

but different qualities due to the way their crystal lattices are arranged.

но свойства их отличаются из-за различного строения кристаллических решёток.

Calcite is the more stable of the two and less prone to dissolving over time,

Кальцит более стабилен и не разлагается на составляющие со временем,

so most mollusk shells have a sturdy outer layer of calcite.

поэтому наружный слой большинства ракушек

имеет прочную защитную оболочку из кальцита.

As the slightly more soluble molecule,

Молекула арагонита распадается чуть легче

aragonite can better adapt to more or less acidic environments.

и более устойчива к кислотным средам.

So most mollusk shells have an interior layer of aragonite

Поэтому внутренний слой большинства моллюсков состоит из арагонита,

to maintain their internal pH level.

благодаря чему в раковине поддерживается уровень кислотности рН.

But one form of aragonite is stronger and more versatile than the rest:

Однако одна из разновидностей арагонита более устойчива и универсальна —

nacre.

это перламутр.

Mollusks make this special material by placing successive layers of aragonite

Моллюски вырабатывают этот особый материал,

располагая слои арагонита один за другим, помещая между ними белки.

interspersed with proteins.

These layers are stacked like hexagonal bricks,

Эти слои складываются наподобие гексагональных кирпичиков,

each surrounded by other organic material that directs their orientation.

каждый из которых окружает органический материал, определяющий их положение.

Именно единообразное строение и структура, складывающаяся из микрокирпичиков,

The uniform layering and brick-like structure of nacre

is key to its signature iridescence.

придают перламутру его характерную переливчатость.

The layers are similar in thickness to the wavelength of visible light,

Толщина слоёв кристаллов сравнима с длиной волны видимого света,

so the light reflecting from its interior surface

и поэтому свет, отражающийся от внутренней поверхности раковины,

interferes with the light reflecting from the outer surface.

испытывает интерференцию со светом, отражающимся от внешней её оболочки.

When particles of light strike the nacre,

Частицы света, падающие на поверхность перламутра,

they bounce around its multilayered crystalline structure

отражаются от множества кристаллов,

in a cascade of shifting rainbows.

создавая эффект бесчисленного количества переливающихся радуг.

But nacre isn’t just pretty—

Но перламутр не просто красивый —

it’s one of the strongest and lightest biomaterials we know of.

он один из самых прочных и лёгких из известных нам биоматериалов.

And it's not just oysters that produce it.

И он образуется не только в раковинах двустворчатых моллюсков.

In fact, numerous mollusk species deploy nacre

На самом деле, очень многие моллюски применяют перламутр

as one of their primary defense mechanisms.

в первую очередь в защитных целях.

If an intruding parasite or even a stray particle of sand irritates the mantle,

Если попавший внутрь паразитирующий организм

или песчинка раздражают мантию,

the mollusk will coat the offender in nacre-producing cells

моллюск окружает инородное тело клетками, вырабатывающими перламутр,

to form what’s known as a pearl sac.

в результате чего образуется жемчужный мешочек.

These cells wrap the threat in layers of proteins and aragonite

Клетки окутывают инородное тело слоями белков и арагонита,

until eventually the cocoon completely absorbs the invader—

пока в результате не получится плотный кокон,

полностью сковывающий непрошеного гостя.

dissolving the threat into an opalescent sphere of nacre.

Он перестанет представлять собой угрозу, попав в шарик перламутрового цвета.

This defense mechanism is our leading theory for mollusks making pearls;

Данный защитный механизм лежит в основе теории происхождения жемчуга.

transforming everyday intruders into timeless treasures.

Именно так инородные тела превращаются в настоящие сокровища.