How do oysters make pearls? - Rob Ulrich

Translator: Surapa Chinplikanon Reviewer: Napakchanun P. Dutta

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

ขณะที่ผู้คนส่วนใหญ่มองว่า เปลือกหอยนางรมดูไม่สวยงาม

to be particularly beautiful,

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

แต่เมื่อเปิดเปลือกขรุขระพวกนี้ออก จะเผยให้เห็นอัญมณีงดงามด้านใน

Yet, despite their iridescent colors and smooth shapes,

แม้ไข่มุกจะสีสันแวววาวและผิวเรียบ

pearls are actually made of the exact same material

แต่ความจริงแล้ว ไข่มุกก็ถูกสร้างจาก วัสดุแบบเดียวกับเปลือกหอยที่อยู่ด้านนอก

as the shell that surrounds them.

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

ไข่มุก หนามของเม่นทะเล เปลือกหอยต่าง ๆ แม้กระทั่งปะการัง

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

โครงสร้างทั้งหมดเหล่านี้ ล้วนถูกสร้างจากสารเคมีชนิดเดียวกัน

calcium carbonate.

นั่นคือ แคลเซียมคาร์บอเนต

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

แล้วสารชนิดเดียวนี้กลายเป็น วัสดุหลายแบบได้อย่างไร

Calcium carbonate, or CaCO3, is common on land,

แคลเซียมคาร์บอเนตหรือ CaCO3 เป็นสารที่พบได้ทั่วไปบนพื้นโลก

and even more bountiful in the sea.

และยิ่งพบได้มากในทะเล

The Earth’s crust is rich in calcium,

เปลือกโลกอุดมไปด้วยแคลเซียมที่ทับถมกัน

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

ซึ่งถูกชะออกมาสู่แม่น้ำและทะเล เป็นเวลานับพันปี

This is especially true near hydrothermal vents,

โดยเฉพาะบริเวณปล่องน้ำพุร้อนใต้สมุทร

where hot seawater mingles with calcium rich basalts.

ที่มีน้ำทะเลร้อน ๆ หลอมรวมกับ หินบะซอลต์มากมายซึ่งประกอบไปด้วยแคลเซียม

Meanwhile, when carbon dioxide in the air interacts with seawater

ขณะเดียวกัน คาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ที่สัมผัสกับน้ำทะเล

it eventually produces dissolved carbonate.

ในที่สุด ก็กลายเป็นคาร์บอเนตละลาย

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

ทุก ๆ ปี ทะเลจะรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ประมาณ 1 ใน 3 เท่าของที่ถูกปล่อยมา

adding huge quantities of carbonate into the water.

ทำให้เกิดสารคาร์บอเนตจำนวนมากในน้ำ

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

ไม่แปลกเลยที่สัตว์น้ำ จะนำสารที่มีมากนี้มาใช้งาน

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

แต่การที่แคลเซียมและคาร์บอเนต มาประกอบรวมกันเป็นรูปร่างต่าง ๆ

is surprisingly artful.

กลายเป็นงานศิลปะได้อย่างน่าประหลาดใจ

Let’s return to the humble oyster.

เรากลับมาดูที่หอยนางรมกัน

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

เช่นเดียวกับมอลลัสก์น้ำประเภทอื่น ๆ หอยนางรมเริ่มต้นชีวิตจากตัวอ่อนเปลือย

and quickly get to work building a protective shell.

และเริ่มสร้างเปลือกขึ้นมาอย่างรวดเร็ว เพื่อใช้ปกป้องตัวเอง

First, an organ called the mantle secretes an organic matrix

ขั้นแรก อวัยวะที่เรียกว่า แมนเทิล จะหลั่งสารเนื้อเยื่ออินทรีย์

of proteins and other molecules to construct a scaffold.

ที่ประกอบด้วยโปรตีนและ สารโมเลกุลอื่น ๆ เพื่อสร้างโครงร่าง

Then, the oyster filters the seawater,

จากนั้นเมื่อหอยกรองน้ำทะเลออก

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

จะดึงแคลเซียมกับคาร์บอเนตมารวมกัน เพื่อใช้เป็นวัสดุก่อสร้าง

It lays this material over the scaffold,

มันจะนำสารเหล่านี้ไปไว้ด้านบนของโครงร่าง

which is covered in charged proteins that attract and guide

ซึ่งปกคลุมไปด้วยโปรตีนที่มีประจุ ที่จะคอยยึดและควบคุม

the calcium carbonate molecules into layers.

โมเลกุลแคลเซียมคาร์บอเนต ให้เรียงตัวเป็นชั้น ๆ

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

การเรียงตัวของโปรตีนโครงร่างนี้ ขึ้นกับชนิดของหอยมอลลัสค์

and their environment,

และสภาพแวดล้อมรอบ ๆ ตัวมัน

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

ซึ่งทำให้เกิดความหลากหลาย ของรูปทรงเปลือกหอย รวมทั้งขนาด และสี

Mollusks carefully control all components of their calcium carbonate creations—

พวกมอลลัสก์จะควบคุมองค์ประกอบการสร้าง แคลเซียมคาร์บอเนตทั้งหมดอย่างระมัดระวัง

even manipulating CaCO3 at the molecular level.

รวมถึงการควบคุม CaCO3 ให้อยู่ในระดับโมเลกุล

Using special proteins,

เมื่อใช้โปรตีนชนิดพิเศษ

mollusks can produce two crystal structures out of CaCO3:

มอลลัสก์สามารถสร้างผลึกของ แคลเซียมคาร์บอเนตได้ 2 รูปแบบ คือ

calcite and aragonite.

แคลไซต์ และอะราโกไนต์

Both of these compounds have the same chemical composition,

ทั้งสองแบบมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน

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

แต่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน เนื่องจากการจัดเรียงในผลึกของมัน

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

แคลไซต์จะเสถียรมากกว่า และละลายได้ยากกว่าเมื่อเวลาผ่านไป

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

ดังนั้น เปลือกด้านนอกของมอลลัสก์ส่วนมาก จึงเป็นชั้นแคลไซต์ที่แข็งแรง

As the slightly more soluble molecule,

เนื่องจากอะราโกไนต์ เป็นโมเลกุลที่ละลายน้ำได้ง่าย

aragonite can better adapt to more or less acidic environments.

จึงสามารถปรับตัวเองให้เข้ากับสภาพแวดล้อม ที่เป็นกรดมากขึ้นหรือน้อยลงได้ดีกว่า

So most mollusk shells have an interior layer of aragonite

ด้านในของเปลือกมอลลัสก์ จึงเป็นชั้นของอะราโกไนต์

to maintain their internal pH level.

เพื่อช่วยรักษารักษาค่า pH ด้านใน

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

แต่มีรูปแบบหนึ่งของอะราโกไนต์ที่แข็งแรง และทนทานมากกว่าปกติ

nacre.

นั่นคือ ไข่มุก

Mollusks make this special material by placing successive layers of aragonite

พวกหอยมอลลัสก์สร้างวัสดุพิเศษนี้ โดยเรียงอะราโกไนต์เป็นชั้น ๆ

interspersed with proteins.

โดยมีส่วนผสมของโปรตีน

These layers are stacked like hexagonal bricks,

ชั้นพวกนี้เหมือนอิฐหกเหลี่ยมเรียงซ้อนกัน

each surrounded by other organic material that directs their orientation.

แต่ละอันเคลือบด้วยสารอินทรีย์ต่าง ๆ เพื่อกำหนดการเรียงของอิฐ

The uniform layering and brick-like structure of nacre

โครงสร้างและการเรียงตัว ที่คล้ายกับอิฐของไข่มุกนี้

is key to its signature iridescence.

เป็นกุญแจสำคัญในการสร้าง ความแวววาวและสีสันอันเป็นเอกลักษณ์

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

ชั้นพวกนี้มีความหนาใกล้เคียงกับ ความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น

so the light reflecting from its interior surface

ทำให้แสงที่สะท้อนออกมาจากพื้นผิวด้านใน

interferes with the light reflecting from the outer surface.

ผสานกับแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวด้านนอก

When particles of light strike the nacre,

เมื่อแสงตกกระทบไข่มุก

they bounce around its multilayered crystalline structure

มันจะถูกสะท้อนไปมา ในแต่ละชั้นของโครงสร้างผลึก

in a cascade of shifting rainbows.

ออกมาเป็นเส้นแสงสีรุ้งระยิบระยับ

But nacre isn’t just pretty—

แต่ไข่มุกไม่ได้มีเพียงความสวยงาม

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

มันยังเป็นหนึ่งในวัสดุชีวภาพ ที่แข็งแรงและเบาที่สุดที่เรารู้จัก

And it's not just oysters that produce it.

และไม่ได้มีแค่หอยนางรมที่ผลิตมันได้

In fact, numerous mollusk species deploy nacre

ความจริงแล้ว มีหอยมอลลัสก์ อีกหลายสายพันธ์ุผลิตไข่มุกขึ้นมา

as one of their primary defense mechanisms.

เพื่อใช้เป็นหนึ่งในกลไกหลัก สำหรับการป้องกันตนเอง

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

หากมีปรสิตรุกรานหรือเศษทรายเม็ดเล็ก ๆ เข้าไปทำให้แมนเทิลระคายเคือง

the mollusk will coat the offender in nacre-producing cells

มอลลัสก์จะเคลือบผู้บุกรุก ด้วยเซลล์ที่ใช้ผลิตไข่มุก

to form what’s known as a pearl sac.

เพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่า ถุงไข่มุก

These cells wrap the threat in layers of proteins and aragonite

เซลล์พวกนี้จะเคลือบสิ่งแปลกปลอม ด้วยชั้นโปรตีนและอะราโกไนต์

until eventually the cocoon completely absorbs the invader—

จนกระทั่งถุงนี้คลุมผู้บุกรุกจนมิด

dissolving the threat into an opalescent sphere of nacre.

ซึ่งจะค่อย ๆ เปลี่ยนสิ่งแปลกปลอมนั้น ให้กลายเป็นไข่มุกเม็ดกลมแวววาว

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

กลไกป้องกันตัวเองนี้ เป็นทฤษฎีที่ใช้อธิบายการสร้างไข่มุก

transforming everyday intruders into timeless treasures.

เปลี่ยนผู้บุกรุกที่สามารถพบได้ในทุก ๆ วัน ให้กลายเป็นสมบัติล้ำค่านิจนิรันดร์