Ana Sayfa Bilim İstidiryelerin nasıl mükemmele yakın simetriye sahip inci ürettiğinin matematiği keşfedildi

İstidiryelerin nasıl mükemmele yakın simetriye sahip inci ürettiğinin matematiği keşfedildi

Yüzyıllar boyunca araştırmacılar, istiridye gibi yumuşakçaların ürettiği, her bir tanesi düzensiz yapıdaki kum tanelerinin etrafında şekillenen incilerin, nasıl matematiksel olarak mükemmele yakın bir şekilde simetrik yapıya sahip küre şeklinde olduğunu merak ettiler.

istiridye inci

Sciencemag’te yer alan habere göre Avustralya’daki bir araştırmacı grubu, istiridyelerin, midyelerin ve diğer yumuşakçaların, inci üretim sürecinde, doğadaki matematiksel kuralları izleyen karmaşık bir süreç izlediklerini keşfettiler.

İnciler, midye ve istiridye gibi bir yumuşakçanın kabuğunun içerisine örneğin düzensiz ve asimetrik bir geometriye sahip bir kum tanesi gibi yabancı bir cisim yerleştikten sonra sedef katmanı oluşturması sonucu oluşur. 19 Ekim 2021’de Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda (Proceedings of the National Academy of Sciences) yayımlanan bir analize göre, bu asimetrik merkez üzerine inşa edilen her yeni sedef tabakası, kendinden öncekilere tam olarak uyum sağlar ve düzensizlikleri düzelterek yuvarlak bir inci elde eder.

Avustralya Ulusal Üniversitesi’nde biyojeokimyacı olan Laura Otter, “Sedef, bazı deniz kabuklarının içlerinde veya incilerin dışında gördüğümüz inanılmaz derecede güzel, yanardöner, parlak bir malzemedir” diyor.

Otter ve meslektaşları, bir incinin sedef katmanlarını oluştururken mükemmel düzese simetrik büyümesinin, yumuşakçaların iki temel yeteneği dengelemesine bağlı olduğunu keşfetti.

Öncelikle inci formları, büyüme sapmalarını düzelterek oluşacak sapma içeren varyasyonların incinin birçok katmanına yayılmasını önler. Aksi takdirde, ortaya çıkan inci orantısız olacaktır.

Diğer yandan, bu yumuşakçalar, sedef katmanlarının kalınlığını da düzenler ve bu şekilde bir katman daha kalınsa, sonraki katmanın daha ince olmasını sağlarlar. Bu, incinin binlerce katmanı boyunca benzer bir ortalama kalınlığı korumasına yardımcı olur, böylece mükemmel bir şekilde yuvarlak ve tek tip görünür. Bu sabit ayarlama olmazsa, inci, küresel şeklinden uzaklaştıracak küçük kusurları çoğaltarak, tabakalı tortul bir kayaya benzeyebilir.

İncileri enine kesitler halinde kesmek için bir elmas tel testere kullandılar

inci katmanı

Bir keshi incisinin enine kesitine bakıldığında, mükemmele yakın bir simetriyle oluşan sedef katmanının, asimetrik bir artık yığını etrafında büyüdüğünü gözüküyor.

Araştırmacılar, Avustralya’nın doğusunda Akoya istiridyelerini (Pinctada imbricata fucata) incelediler. İncileri enine kesitler halinde kesmek için bir elmas tel testere kullandılar, ardından incilerin yapısını karakterize etmelerini sağlayan tahribat yaratmayacak bir teknik olan Raman spektroskopisini kullanarak taşları cilaladılar ve incelediler.

Analiz, incilerin sedef katmanlarının kalınlıklarındaki dalgalanmaların, 1/f aralığında ya da pembe spektrumda yer alan bir elektronik gürültü seviyesi olarak adlandırılan bir fenomen (Flicker gürültüsü) sergilediğini ortaya çıkardı. Farklı kalınlıklardaki sedef katmanlarının rastgele oluştuğu düşünülse de önceki katmanların kalınlığı, bu küre formunu oluşturmada belirleyicidir.

Bilim insanlarının verdiği bilgiye göre bahsi geçen fenomen sismik aktivitelerde de karşımıza çıkar. Sismik aktivitelerde de rastgele bir ses dalgası olarak gözüken gürültü, aslında bir öncesi son sismik aktiviteyle bağlantılıdır.

Michigan Üniversitesi’ndeki malzeme bilimci ve mühendis olan ve çalışmanın ortak yazarlarından Robert Hovden, pembe gürültünün klasik müzikte, hatta kalp atışlarını ve beyin aktivitelerini izlerken bile ortaya çıktığını söylüyor. Hovden, bu fenomenlerin “evrensel bir davranış ve fizik bilimine ait olduğunu” söylüyor.

Kendi kendini iyileştiriyor

inci

Biyomineralizasyon üzerine çalışan fizikçi Pupa Gilbert, araştırmacıların ilk kez “sedefin kendi kendini iyileştirdiğini ve bir kusur ortaya çıktığında, harici bir form şablon kullanmadan birkaç katman içinde kendini iyileştirdiğini” gözlemlediklerini söylüyor.

Otter, inci üretimindeki matematiksel simetri dışında, malzemenin sağlamlığı konusunda ise şöyle diyor:

“Bu mütevazı canlılar, geldiğimiz teknolojiyle yaptığımızdan çok daha kolay ve daha iyi, süper hafif ve süper sert bir malzeme üretiyorlar. Sadece kalsiyum, karbonat ve proteinden oluşan sedef, kendisini meydana getiren malzemelerden 3.000 kat daha sağlamdır.”

Robert Hovden ise inciler hakkında elde edilen bu yeni bilginin, enerji üretimi alanında daha verimli güneş panelleri üretmek veya uzay araçlarında optimize edilmiş sert ve ısıya dayanıklı malzemeler gibi yeni nesil süper malzemelere ilham vereceğini belirtiyor.

Fibonacci ve Altın Oran’ın doğadaki yeri

Editor
İndigo Dergisi Editör – Haber Merkezi, 2005 yılından bu yana yayında olan bağımsız dijital medya kuruluşu İndigo Dergisi'nin (indigodergisi.com) haber ve güncel içerik ekibidir. İstanbul merkezli ekip, gündem, ekonomi, sağlık, bilim, teknoloji ve yaşam alanlarında araştırmaya dayalı haberler, açıklayıcı içerikler ve rehberler hazırlar. "Editör" imzasıyla bugüne kadar 26.500’ü aşkın içerik yayımlanmıştır. "Editör" imzası tek bir kişiyi değil, İndigo Dergisi Yazı İşleri bünyesinde çalışan editör ekibini temsil eder. Bu imzayla yayımlanan her içerik araştırma, yazım, doğrulama ve editoryal kontrol aşamalarından geçer ve ortak bir ekip çalışmasının ürünüdür. Ekip, Yönetici Editör ve yayın yönetimi altında çalışır. Editör – Haber Merkezi, okurun kararlarını doğrudan etkileyebilecek sağlık, beslenme ve finans konularında ek özen gösterir. Bu alanlardaki içerikler güncel bilimsel verilere ve resmi kaynaklara dayanır. İndigo Dergisi hiçbir siyasi parti, ideoloji, dini oluşum ya da çıkar grubuyla bağlantılı değildir. Editör Masası, Basın Konseyi'nin Basın Meslek İlkeleri'ne uymayı taahhüt eder. Türkiye Gazeteciler Cemiyeti'nin Türkiye Gazetecileri Hak ve Sorumluluk Bildirgesi'ni ve İnsan Hakları Evrensel Beyannamesi'ni benimser. Irk, renk, cinsiyet, dil, din, siyasi görüş, köken ya da ekonomik durum gözetmeksizin herkesin eşitliğini esas alır. Ayrımcı ve yanıltıcı içeriğe yer vermez. Köşe yazılarındaki görüşler yazarlarına aittir; Editör Masası habere ve bilgiye dayalı içeriklerden sorumludur.