ロブ・ウルリッヒのTEDトーク「How Do Oysters Make Pearls?」では、オイスターが美しい真珠を作り出す驚くべきプロセスについて語られています。本記事では、ウルリッヒ氏のトークの内容を要約し、オイスターが真珠を形成する仕組みについて解説します。
真珠は美しい宝石であり、多くの人々の興味を引く存在です。しかし、真珠がどのようにして生まれるのかについてはあまり知られていません。ウルリッヒ氏は、真珠がオイスターの内部で形成されるという事実を明らかにしました。
オイスターは外敵や異物が貝殻の内部に侵入すると、自己防衛のためにその異物を取り囲む特殊な物質を分泌します。この物質が真珠の原料となり、オイスターの内部に層を重ねることで真珠が形成されるのです。
真珠が形成される過程では、オイスターの体内に存在する特殊な細胞が重要な役割を果たしています。これらの細胞は異物を認識し、それを包み込むためにカルシウムカーボネートの結晶を分泌します。これによって真珠の層が形成され、徐々に大きくなっていきます。
真珠の色や形状は、オイスターの種類や環境条件によって異なる特徴を持ちます。海水の中で成長するオイスターは塩分や温度の変化、餌の種類などによって真珠の特性が変化します。そのため、真珠のバリエーションは豊かで、人々を魅了する美しい宝石となるのです。
オイスターが真珠を形成するプロセスは時間と努力が必要です。真珠が完成するまでには数年以上を要することもあります。そのため、真珠は希少性と美しさに加え、その背後にはオイスターの内部での緻密なプロセスと時間が関わっているのです。
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カキはどのようにして真珠を作るのでしょうか？
ほとんどの人はカキの堅い外側を 特に美しいとは思わないでしょうが、 このゴツゴツとしたケースを開けると、中には素晴らしい宝石が収められているのかもしれません。 しかし、その虹色の色と滑らかな形にもかかわらず、真珠は実際には 、それを取り囲む貝殻とまったく同じ素材でできています。 真珠、ウニの棘、ムール貝、カタツムリ、ハマグリの殻、さらにはサンゴまで、これらすべての構造は同じ化合物である炭酸カルシウムから作られています。では、この単一の成分がどのようにしてこれほど膨大な種類の物質を形成するのでしょうか?
炭酸カルシウム、つまり CaCO3 は陸上でよく見られますが、 海ではさらに豊富です。 地球の地殻にはカルシウムが豊富に含まれており、 これらの堆積物は数千年にわたって川や海に浸透してきました。 これは、熱い海水がカルシウムが豊富な玄武岩と混ざり合う熱水噴出孔の近くで特に当てはまります。 一方、空気中の二酸化炭素が海水と相互作用すると、最終的には溶存炭酸塩が生成されます。毎年、海は私たちが排出する二酸化炭素のおよそ 3 分の 1 を吸収し、水中に大量の炭酸塩を加えています。
海洋生物がこれらの豊富な化合物を利用してきたことは驚くべきことではありません が、カルシウムと炭酸塩がさまざまな形に織り込まれている様子は 驚くほど芸術的です。 謙虚な牡蠣の話に戻りましょう。 多くの水生軟体動物と同様に、カキは露出した幼生として生活を開始し、 すぐに保護殻の構築に取り掛かります。 まず、外套膜と呼ばれる器官が タンパク質やその他の分子の有機マトリックスを分泌して足場を構築します。 次に、牡蠣は海水をろ過して カルシウムと炭酸塩を取り出し、それらを建築材料に結合します。 この材料を足場の上に置きます。足場 は、引き付けて誘導する荷電タンパク質で覆われています。 炭酸カルシウム分子を層状にします。 これらのタンパク質足場の具体的な配置は軟体動物の種 とその環境に依存し、 殻の形状、サイズ、色の非常に多様な原因となります。
軟体動物は、炭酸カルシウムを生成するすべての成分を注意深く制御し、 CaCO3 を分子レベルで操作します。 軟体動物は、特別なタンパク質を使用して、 CaCO3 から 2 つの結晶構造、 方解石とアラゴナイトを生成できます。 これらの化合物は両方とも同じ化学組成を持っていますが、 結晶格子の配置方法により品質が異なります。
方解石は 2 つのうちのより安定しており、時間が経っても溶けにくい ため、ほとんどの軟体動物の殻は方解石の丈夫な外層を持っています。 アラゴナイトは、わずかに可溶性の分子として、 多かれ少なかれ酸性の環境によく適応します。 そのため、ほとんどの軟体動物の殻は、内部の pH レベルを維持するためにアラゴナイトの内層を持っています 。 しかし、アラゴナイトの 1 つの形態は、他の形態よりも強力で汎用性が高く、 真珠層です。 軟体動物は、タンパク質を散在させたアラゴナイトの連続層を配置することによって、この特別な材料を作ります 。 これらの層は六角形のレンガのように積み重ねられ、 各層はその方向を指示する他の有機材料で囲まれています。 真珠層の均一な層とレンガ状の構造 特徴的な虹色の輝きの鍵です。 層の厚さは可視光の波長と同じである ため、その内面から反射する光は 外面から反射する光と干渉します。 光の粒子が真珠層に当たると、 その多層結晶構造の周りを跳ね返り、 虹が変化します。
しかし、真珠層は美しいだけではありません。 私たちが知る限り最も強くて軽い生体材料の 1 つです。 そして、それを生産するのは牡蠣だけではありません。 実際、多くの軟体動物種は、 主要な防御機構の 1 つとして真珠層を展開しています。 侵入した寄生虫や漂着した砂の粒子が外套膜を刺激すると、 軟体動物は 真珠嚢として知られる真珠嚢を形成するために真珠を生成する細胞で加害者を覆います。 これらの細胞はタンパク質とアラゴナイトの層で脅威を包み込み、 最終的には繭が侵入者を完全に吸収し、 脅威を乳白色の真珠球の中に溶解します。 この防御メカニズムは、真珠を作る軟体動物に関する私たちの有力な理論です。 日常の侵入者を時代を超えた宝物に変えます。
