ไข่มุกหมุนๆ ในหอยได้อย่างไร?

By: terminus
Writer
on Wed, 26/06/2013 - 02:31

ไข่มุกเกิดจากการที่มีสิ่งแปลกปลอมหลุดเข้าไปในตัวหอยมุก สร้างความระคายเคืองให้กับหอย หอยก็เลยหลั่งสารมาเคลือบไว้ ไข่มุกส่วนใหญ่มีรูปทรงเป็นทรงกลม หรือบ้างก็รีๆ หรือเป็นรูปหยดน้ำ ซึ่งรูปทรงเหล่านี้ของไข่มุกเป็นทรงที่มีสมมาตรในแกนหมุน นักวิทยาศาสตร์รวมถึงคนทั่วไปก็พอจะเดาได้ว่าตอนไข่มุกก่อตัวในหอย มันจะต้องหมุนในทิศทางเดียว การศึกษาในปี 2005 ก็ประเมินได้ว่าไข่มุกหมุนตัวด้วยอัตรา 1 รอบในเวลา 20 วัน

ปัญหาคือไข่มุกหมุนได้อย่างไร? หอยไม่มีกล้ามเนื้อที่จะสามารถหมุนปั้นไข่มุกอย่างละเอียดสม่ำเสมอให้ออกมากลมเรียบเนียนขนาดนั้นได้ หรือต่อให้ทำได้ มันจะเอาไข่มุกกลมเนี้ยบไปทำไม

ทีมวิจัยที่นำโดย Julyan Cartwright ผู้เชี่ยวชาญด้านผลิกศาสตร์จาก Universidad de Granada ประเทศสเปน เชื่อว่าพวกเขาเจอคำอธิบายแล้วว่าอะไรทำให้ไข่มุกหมุน

สารที่หอยหลั่งมาเคลือบไข่มุกเรียกว่า Nacre ซึ่งมีส่วนประกอบหลักคือ แร่ Aragonite อันเป็นรูปผลึกหนึ่งของแคลเซียมคาร์บอเนต นอกจากนั้นก็มีพวกโปรตีนและไคตินที่ทำหน้าที่ยึดสมานชั้นของ Aragonite ให้เป็นเนื้อเดียวกัน ไข่มุกจึงทั้งแข็งและเหนียว ไม่แตกร้าวง่ายๆ

นักวิจัยพบว่าหอยไม่ได้หลั่ง Nacre ออกมาเคลือบไข่มุกรวดเดียวสม่ำเสมอเท่ากันทั้งลูก แต่เซลล์ที่หลั่ง Nacre (ซึ่งก็เป็นเซลล์ชนิดเดียวกับเซลล์ที่หลั่งสารสร้างเปลือกหอยด้วย) จะหลั่งเคลือบไข่มุกให้มีสันๆ เป็นเส้นวิ่งขนานไปตามเส้นแวงของไข่มุก (longitudinal line) สันเหล่านี้มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ต้องดูผ่านกล้องจุลทรรศน์ ดังนั้นหากเราผ่าไข่มุกตามแนวนอนแล้วเอาไปส่องกล้องจุลทรรศน์ เราก็จะเห็นหน้าตัดขวางของไข่มุกเหมือนกับฟันเฟือง ratchet (เฟืองที่มีสลักกั้นให้หมุนได้แค่ทางเดียว หมุนย้อนไม่ได้)


ภาพไดอะแกรมแสดงหน้าตัดขวางรูป ratchet ของไข่มุก

Julyan Cartwright เดาว่าเมื่อแคลเซียมไอออนกับคาร์บอนเนตไอออนจับตัวกันสร้างพันธะเป็นผลึก จะมีพลังงานปล่อยออกมาในรูปของความร้อนเนื่องจากการสร้างพันธะเป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน โมเลกุลของน้ำที่อยู่รอบๆ ก็จะได้รับถ่ายเทพลังงาน มันจึงร้อนขึ้นและกระโดดกระเด้งออกไป ก่อให้เกิดแรงในทิศตรงกันข้ามตามกฏของการอนุรักษ์โมเมนตัม แรงนี้เองที่ไปถีบให้ไข่มุกหมุน แม้โมเลกุลของน้ำจะเล็กนิดเดียว แต่ภาคตัดขวางของไข่มุกที่เป็น ratchet ฉะนั้นเมื่อเอาแรงของแต่ละโมเลกุลมารวมและหักล้างกันให้หมด แรงที่เหลือเป็นผลลัพธ์ก็จะดันให้ไข่มุกหมุนไปในทางเดียว

นักวิจัยได้ลองคำนวณดูและพบว่า สำหรับไข่มุกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ซม. ผลรวมของแรงจากการถีบของโมเลกุลน้ำจะเท่ากับ 0.1 Newton (เทียบเท่าน้ำหนักของมวลประมาณ 10 กรัม) ซึ่งก็น่าจะเพียงพอสำหรับการหมุนไข่มุก

ตอนนี้งานวิจัยฝากเผยแพร่อยู่ใน arXiv.org

ที่มา - BBC News

11 Comments

hisoft's picture

สุดยอดครับ (O_o)

แต่แบบนี้มันยิ่งออกมาเป็นทรงกลมยากกว่าเดิมหรือเปล่านี่

The Phantom Thief

superballsj2's picture

ผมสงสัยมานานแล้ว แล้วเปลือกหอยล่ะครับ มันใหญ่ขึ้นได้ไง หอยมันต้องเปลี่ยนเปลืองเหมือนปูลอกคราบมั้ยอ่ะครับ หรือเปลือกมันขยายตัวใหญ่ได้

mementototem's picture

เท่าที่สังเกตจากเปลือกหอย มันจะสร้างเปลือกเพิ่มตรงส่วนของปาก หรือขอบของเปลือกหอยออกมาเป็นชั้น ๆ ทำไปเรื่อย ๆ นะครับ

ไม่ได้ลอกคราบเหมือนปูแน่นอน XD

terminus's picture

ถ้าเป็นหอยสองฝา (Class Bivalvia) แบบหอยมุก, หอยแมลงภู่, หอยเชลล์ มันก็จะสร้างเปลือกเพิ่มตรงขอบรอบปากเปลือกออกไปเรื่อยๆ อย่างที่คุณ momentotem บอกไป

ลองดูจากรูปใน wikipedia อันนี้ สังเกตเส้นที่ 2 ที่เรียกว่า growth line ดู ลองเอาเปลือกหอยแมลงภู่หรือหอยเชลล์ (เลือกตัวใหญ่ๆ หน่อย) มาเพ่งเทียบก็จะเห็นวงเส้นคล้ายๆ กัน เราสามารถใช้เส้นนี้บอกอายุของหอยเปรียบเทียบได้เหมือนวงปีของต้นไม้เลย

แต่ถ้าเป็นหอยฝาเดียว (Class Gastropod) เช่น หอยทาก, หอยสังข์ ที่เปลือกมันเป็นขดเกลียวก้นหอย (spire) หากผ่าเปลือกออกดู เปลือกหอยพวกนี้จะแบ่งเป็นห้องๆ ตัวหอยจะอาศัยอยู่ในห้องใหญ่สุดที่อยู่ตรงปากเปลือกเท่านั้น ห้องอื่นๆ จะว่าง

หอยพวกนี้พอโตคับห้อง มันก็จะสร้างเปลือกห้องใหม่เริ่มจากตรงขอบหน้าของปากก้นหอยต่อออกไปเรื่อยๆ แล้วค่อยๆ ขยับตัวมาอยู่ตรงห้องหน้าที่มันเพิ่งสร้าง จากนั้นก็สร้างผนังกั้นห้องเดิมซะ ในหอยบางชนิด ห้องว่างๆ มีประโยชน์ใช้กักเก็บอากาศไว้เพื่อการควบคุมการลอยตัวในน้ำ เช่น หอย Nautilus (Nautilus มีเปลือกก้นหอย แต่มันไม่ได้อยู่ใน Class Gastropod นะ มันเป็นญาติกับพวกปลาหมึก)

ผมเคยอ่านเจอว่ามีนักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองรูปร่างของก้นหอยในคอมพิวเตอร์โดยอาศัยพารามิเตอร์ ความยาวของท่อเปลือก, อัตราการเพิ่มของเส้นผ่านศูนย์กลางของห้อง, และอะไรอีกสักตัวนี่แหละ ผมจำไม่ได้ ผลจากแบบจำลองได้เปลือกหอยออกมาครอบคลุมเกือบทุกแบบที่ปรากฏอยู่ในธรรมชาติเลย รวมถึงแบบที่หาไม่ได้ในธรรมชาติด้วย และพอพวกเขาคำนวณหา fitness ของเปลือกหอยแต่ละแบบ (โดยพารามิเตอร์อะไรอีกสักอย่างที่ผมจำไม่ได้อีกเช่นกัน) ปรากฏว่าเปลือกหอยแบบที่ปรากฏในธรรมชาติเกือบทุกอันตกอยู่ในช่วง optimum พอดี เสียดายว่าผมจำไมได้ว่าผมเก็บเปเปอร์นั้นไว้ที่ไหน (คาดว่าน่าจะปนๆ อยู่กับไฟล์หนังโป๊ในโฟลเดอร์ Download) หรือบางทีผมอาจจะอ่านจากหนังสืออะไรสักเล่ม

mementototem's picture

อันนี้รึเปล่าครับ? Mechanical growth and morphogenesis of seashells

น่าจะแยกหนังโป้ออกมาต่างหากนะครับ จะได้หาหนังโป้ได้ง่ายขึ้น แต่เก็บไว้ปน ๆ แบบนี้ก็หลบเลี่ยงได้ดีไปอีกแบบ

hisoft's picture

แล้วเวลาจะหาไฟล์ปกติในที่สาธารณะล่ะครับ!

The Phantom Thief

terminus's picture

ก็อย่าเปิดโฟลเดอร์นั้นสิครับ

ถ้าจวนตัว ก็บอกว่า "เพื่อนฝากไว้"

tone53's picture

ได้ความรู้เรื่องเก็บหนังโป๊ขึ้นมาเยอะเลยคับ ขอบคุณมากคับ

hisoft's picture

ท่าน terminus สุดยอด เขียนข่าวเดียวได้ความรู้สองชุด :p

The Phantom Thief

superballsj2's picture

ขอบคุณสำหรับวิธีการเก็บหนังโป๊ เฮ้ย ไม่ใช่ ขอบคุณสำหรับข้อมูลเรื่องเปลือกหอยครับ