How do oysters make pearls? - Rob Ulrich

Translator: Hiệp Dương Reviewer: 24 Anh

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

Mặc dù hầu hết mọi người đều không thấy lớp vỏ ngoài sần sùi của con hàu

to be particularly beautiful,

có vẻ gì là đẹp,

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

nhưng mở lớp vỏ sần sùi này sẽ để lộ ra một viên ngọc tinh xảo nép mình bên trong.

Yet, despite their iridescent colors and smooth shapes,

Tuy nhiên, mặc dù có màu sắc óng ánh và hình dáng nhẵn nhụi,

pearls are actually made of the exact same material

ngọc trai thực ra được làm từ

chất liệu giống hệt như lớp vỏ bên ngoài bao quanh chúng.

as the shell that surrounds them.

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

Ngọc trai, gai nhím biển, vỏ của con vẹm, ốc và nghêu, thậm chí cả san hô,

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

tất cả những cấu trúc này đều được tạo ra từ cùng một hợp chất hóa học:

calcium carbonate.

canxi cacbonat.

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

Vậy, làm sao để thành phần duy nhất này tạo ra một loạt các vật liệu như vậy?

Calcium carbonate, or CaCO3, is common on land,

Canxi cacbonat hay CaCO3, có rất nhiều trong đất đai

and even more bountiful in the sea.

và thậm chí còn dồi dào hơn ở dưới biển.

The Earth’s crust is rich in calcium,

Lớp vỏ Trái Đất chứa rất nhiều canxi,

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

và qua hàng ngàn năm, những trầm tích này thấm dần vào các con sông và đại dương.

This is especially true near hydrothermal vents,

Hiện tượng này đặc biệt rõ rét ở gần miệng phun thủy nhiệt,

where hot seawater mingles with calcium rich basalts.

nơi mà nước biển nóng hòa quyện với đất bazan giàu canxi.

Meanwhile, when carbon dioxide in the air interacts with seawater

Trong khi đó, khi khí CO2 trong không khí tiếp xúc với nước biển,

it eventually produces dissolved carbonate.

nó sau cùng sẽ sản sinh ra cacbonat hòa tan.

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

Mỗi năm, đại dương hấp thụ gần một phần ba khí thải CO2 của chúng ta,

adding huge quantities of carbonate into the water.

bổ sung một lượng lớn cacbonat vào trong nước.

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

Không có gì ngạc nhiên khi sinh vật biển tận dụng những hợp chất dồi dào này,

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

nhưng cách canxi và cacbonat cùng kết tinh tạo thành các hình dạng khác nhau

is surprisingly artful.

lại tinh xảo một cách đáng ngạc nhiên.

Let’s return to the humble oyster.

Cùng quay trở lại với chú hàu khiêm nhường.

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

Như nhiều loài nhuyễn thể sống dưới nước, hàu sinh ra là ấu trùng không vỏ

and quickly get to work building a protective shell.

và nhanh chóng bắt đầu tạo ra một chiếc vỏ bảo vệ.

First, an organ called the mantle secretes an organic matrix

Đầu tiên, một cơ quan gọi là lớp phủ tiết ra chất nền hữu cơ

of proteins and other molecules to construct a scaffold.

gồm protein và các phân tử khác để tạo ra bộ khung.

Then, the oyster filters the seawater,

Sau đó, con hàu sẽ lọc nước biển,

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

rút ra canxi và cacbonat để kết hợp chúng lại thành vật liệu xây dựng.

It lays this material over the scaffold,

Nó đặt vật liệu này lên bộ khung,

which is covered in charged proteins that attract and guide

thứ được bao phủ bởi các protein tích điện nhằm thu hút và điều hướng

the calcium carbonate molecules into layers.

các phân tử canxi cacbonat thành các lớp.

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

Lối sắp xếp cụ thể của các khung protein này

phụ thuộc vào từng loài nhuyễn thể và môi trường sống của chúng,

and their environment,

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

điều này lý giải vì sao hình dạng, kích cỡ và màu sắc vỏ của chúng đa dạng.

Mollusks carefully control all components of their calcium carbonate creations—

Loài nhuyễn thể cẩn thận kiểm soát tất cả thành phần tạo ra canxi cacbonat của mình,

even manipulating CaCO3 at the molecular level.

thậm chí kiểm soát CaCO3 ở mức độ phân tử.

Using special proteins,

Bằng cách dùng các protein đặc biệt,

mollusks can produce two crystal structures out of CaCO3:

loài nhuyễn thể có thể tạo ra hai cấu trúc tinh thể từ CaCO3:

calcite and aragonite.

canxit và aragonit.

Both of these compounds have the same chemical composition,

Cả hai hợp chất này đều giống nhau về thành phần cấu tạo hóa học,

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

nhưng có sự khác biệt về chất lượng do cách sắp xếp các mạng tinh thể của chúng.

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

Trong hai hợp chất này, canxit ổn định hơn và ít bị hòa tan hơn theo thời gian,

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

vì vậy hầu hết vỏ của loài nhuyễn thể đều có lớp ngoài chắc chắn bằng canxit.

As the slightly more soluble molecule,

Là phân tử dễ hòa tan hơn một chút,

aragonite can better adapt to more or less acidic environments.

aragonit có thể thích ứng tốt hơn trong môi trường có tính axit.

So most mollusk shells have an interior layer of aragonite

Vì vậy hầu hết vỏ của loài nhuyễn thể đều có một lớp aragonit ở bên trong

to maintain their internal pH level.

để duy trì độ pH bên trong của chúng.

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

Nhưng có một hình thái của aragonit vững chắc và linh hoạt hơn số còn lại:

nacre.

xà cừ.

Mollusks make this special material by placing successive layers of aragonite

Nhuyễn thể tạo ra vật liệu đặc biệt này bằng cách đặt các lớp aragonit liên tiếp

interspersed with proteins.

xen kẽ với protein.

These layers are stacked like hexagonal bricks,

Các lớp này được xếp chồng lên nhau như những viên gạch lục giác,

each surrounded by other organic material that directs their orientation.

mỗi viên được bao bọc bởi các vật liệu hữu cơ khác chịu trách nhiệm điều hướng.

The uniform layering and brick-like structure of nacre

Cấu trúc xếp lớp đồng nhất và giống như gạch của xà cừ

is key to its signature iridescence.

là mấu chốt tạo nên ánh kim đặc trưng của nó.

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

Các lớp giống nhau cả về độ dày lẫn bước sóng của ánh sáng khả kiến,

so the light reflecting from its interior surface

nên ánh sáng phản chiếu từ bề mặt bên trong của nó

interferes with the light reflecting from the outer surface.

giao thao với ánh sáng phản chiếu từ bề mặt bên ngoài.

When particles of light strike the nacre,

Khi các phân tử ánh sáng chiếu vào xà cừ,

they bounce around its multilayered crystalline structure

chúng phản xạ xung quanh cấu trúc tinh thể nhiều lớp của nó

in a cascade of shifting rainbows.

tạo thành một loạt cầu vồng chuyển động.

But nacre isn’t just pretty—

Nhưng xà cừ không chỉ đẹp,

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

nó là một trong các loại vật liệu sinh học bền vững và nhẹ nhất mà chúng ta biết.

And it's not just oysters that produce it.

Và không chỉ có loài hàu mới tạo ra chúng.

In fact, numerous mollusk species deploy nacre

Thực tế, nhiều loài nhuyễn thể khác cũng sử dụng xà cừ

as one of their primary defense mechanisms.

như một trong những cơ chế phòng thủ chính yếu của chúng.

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

Nếu một ký sinh trùng xâm nhập hoặc kể cả một hạt cát trôi dạt gây kích ứng lớp phủ,

the mollusk will coat the offender in nacre-producing cells

động vật thân mềm sẽ bao bọc kẻ xâm phạm trong các tế bào sản xuất xà cừ

to form what’s known as a pearl sac.

để tạo thành cái gọi là túi ngọc trai.

These cells wrap the threat in layers of proteins and aragonite

Những tế bào này bao bọc mối đe dạo trong các lớp protein và aragonit

until eventually the cocoon completely absorbs the invader—

cho đến khi cái kén cuối cùng cũng hấp thụ hoàn toàn kẻ xâm nhập,

dissolving the threat into an opalescent sphere of nacre.

phân hủy mối đe dọa thành một quả cầu xà cừ màu trắng đục.

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

Cơ chế bảo vệ này là lý thuyết hàng đầu về cách loài nhuyễn thể tạo ra ngọc trai;

transforming everyday intruders into timeless treasures.

biến những kẻ xâm nhập thường ngày thành kho báu vĩnh cửu.