德累斯顿理工大学 壳体横截面，显示棱柱形壳体结构顶部周期性分层的珍珠层
信用:伊戈尔·兹洛特尼科夫 在《自然物理学》杂志上发表的一项新研究中，英国德累斯顿大学分子生物工程中心和格勒诺布尔欧洲同步辐射中心(ESRF)的研究人员首次描述了自组装珍珠层中的结构缺陷相互吸引和抵消，最终导致完美的周期性结构
软体动物造壳是为了保护它们的软组织免受捕食者的侵害
珍珠质，也被称为珍珠之母，有着复杂的、高度规则的结构，这使得它成为一种非常坚固的材料
根据物种的不同，珍珠母的长度可以达到几十厘米
无论大小，每个珍珠层都是由大量单个细胞同时在多个不同位置沉积而成的
这种高度周期性和均匀的结构究竟是如何从最初的无序中出现的，直到现在都是未知的
珍珠层的形成开始与细胞在不同位置同时沉积材料不协调
毫不奇怪，早期的珍珠层结构不是很规则
在这一点上，它充满了缺陷
“一开始，层状矿物-有机组织充满了结构断层，它们像螺旋一样穿过许多层
事实上，它们看起来像一个螺旋楼梯，有右旋或左旋的方向
伊戈尔·兹洛特尼科夫，英国德累斯顿大学分子生物工程中心研究小组组长
“这些缺陷在形成这种周期性组织中的作用从未被确定
另一方面，成熟的珍珠质是无缺陷的，具有规则、均匀的结构
完美是如何从这样的混乱中产生的？" 来自兹洛特尼科夫小组的研究人员与格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置(ESRF)合作，对早期和成熟珍珠层的内部结构进行了非常详细的观察
使用基于同步加速器的全息x光纳米断层摄影，研究人员可以捕捉珍珠层随时间的生长
“珍珠质是一种极其精细的结构，具有50纳米以下的有机特征
ESRF的束线ID16A为我们提供了前所未有的三维可视化珍珠层的能力
Zlotnikov
“电子密度高、周期性强的无机片晶与精细纤细的有机界面相结合，使得珍珠层成为一种极具挑战性的成像结构
低温成像帮助我们获得了所需的分辨率
ESRF的x光纳米探针小组的研究员
ESRF全息x光纳米断层扫描束线的终端站
信用:伊戈尔·兹洛特尼科夫 数据分析是一个相当大的挑战
研究人员开发了一种使用神经网络的分割算法，并训练它来分离不同的珍珠层
通过这种方式，他们能够跟踪珍珠层生长过程中结构缺陷的变化
在不断生长的珍珠层中，结构缺陷的行为令人惊讶
螺旋方向相反的缺陷从很远的地方相互吸引
右旋和左旋缺陷在结构中移动，直到它们相遇，并相互抵消
这些事件导致了组织范围的同步
随着时间的推移，它允许结构发展成完美的规则和无缺陷的
许多不同的动物物种产生类似珍珠质的周期性结构
研究人员认为，新发现的机制不仅可以驱动珍珠层的形成，还可以驱动其他生物结构的形成
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