0:00

5:22

How do oysters make pearls? - Rob Ulrich

TED-Ed·5:22·Education·B2

Chương · 4

Chương 1·The Ubiquitous Building Block: Calcium Carbonate

Hiển thị

Tiếng ViệtAuto-scroll

0:07

While most people wouldn’t consider the crusty exterior of an oyster to be particularly beautiful, opening up this craggy case might reveal an exquisite jewel nestled within.

Dù hầu hết mọi người không cho rằng lớp vỏ ngoài xù xì của một con hàu là đặc biệt đẹp đẽ, nhưng việc mở lớp vỏ gồ ghề này có thể để lộ một viên ngọc quý tuyệt mỹ nép mình bên trong.

0:19

Yet, despite their iridescent colors and smooth shapes, pearls are actually made of the exact same material as the shell that surrounds them.

Tuy nhiên, dù sở hữu màu sắc óng ánh ngũ sắc và hình dáng nhẵn nhụi, ngọc trai thực chất lại được cấu tạo từ chính loại vật liệu như lớp vỏ bao quanh chúng.

0:29

Pearls, urchin spines, the shells of mussels, snails and clams, even coral— all these structures are made out of the same chemical compound: calcium carbonate.

Ngọc trai, gai nhím biển, vỏ của trai, ốc và nghêu sò, thậm chí cả san hô— tất cả các cấu trúc này đều được tạo thành từ cùng một hợp chất hóa học: canxi cacbonat.

0:41

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

Vậy thì, làm thế nào mà một thành phần duy nhất này lại tạo nên một sự đa dạng vật liệu phong phú đến vậy?

0:48

Calcium carbonate, or CaCO3, is common on land, and even more bountiful in the sea.

Canxi cacbonat, hay CaCO3, rất phổ biến trên đất liền và thậm chí còn dồi dào hơn ở dưới biển.

0:55

The Earth’s crust is rich in calcium, and over millennia these deposits have seeped into rivers and oceans.

Lớp vỏ Trái Đất rất giàu canxi, và qua hàng thiên niên kỷ, các mỏ khoáng sản này đã ngấm vào các dòng sông và đại dương.

1:02

This is especially true near hydrothermal vents, where hot seawater mingles with calcium rich basalts.

Điều này đặc biệt đúng ở gần các miệng phun thủy nhiệt, nơi nước biển nóng hòa lẫn với đá bazan giàu canxi.

1:10

Meanwhile, when carbon dioxide in the air interacts with seawater it eventually produces dissolved carbonate.

Trong khi đó, khi khí carbon dioxide trong không khí tương tác với nước biển, nó dần tạo ra cacbonat hòa tan.

1:17

Every year, the ocean absorbs roughly one third of our carbon dioxide emissions, adding huge quantities of carbonate into the water.

Mỗi năm, đại dương hấp thụ khoảng một phần ba lượng khí thải carbon dioxide của con người, bổ sung một lượng khổng lồ cacbonat vào trong nước.

1:28

It’s no surprise that sea creatures have made use of these abundant compounds, but the way calcium and carbonate are woven together into various shapes is surprisingly artful.

Không ngạc nhiên khi các sinh vật biển đã tận dụng những hợp chất dồi dào này, nhưng cách canxi và cacbonat được đan kết lại với nhau thành nhiều hình dạng khác nhau lại khéo léo một cách đáng kinh ngạc.

1:40

Let’s return to the humble oyster.

Hãy cùng quay trở lại với loài hàu khiêm nhường.

1:42

Like many aquatic mollusks, oysters start life as exposed larvae, and quickly get to work building a protective shell.

Giống như nhiều loài động vật thân mềm thủy sinh khác, hàu bắt đầu cuộc sống dưới dạng ấu trùng không có lớp vỏ bọc, và nhanh chóng bắt tay vào việc xây dựng một lớp vỏ bảo vệ.

1:51

First, an organ called the mantle secretes an organic matrix of proteins and other molecules to construct a scaffold.

Đầu tiên, một cơ quan gọi là màng áo sẽ tiết ra một chất nền hữu cơ gồm protein và các phân tử khác để xây dựng một bộ khung đỡ.

1:59

Then, the oyster filters the seawater, drawing out calcium and carbonate to combine them into its building material.

Sau đó, hàu lọc nước biển, hút lấy canxi và cacbonat để kết hợp chúng thành vật liệu xây dựng của mình.

2:07

It lays this material over the scaffold, which is covered in charged proteins that attract and guide the calcium carbonate molecules into layers.

Nó đắp vật liệu này lên trên khung đỡ, vốn được bao phủ bởi các protein mang điện tích có nhiệm vụ thu hút và dẫn đường các phân tử canxi cacbonat thành từng lớp.

2:16

The specific arrangement of these protein scaffolds depends on the mollusk species and their environment, accounting for their vast diversity of shell shapes, sizes, and colors.

Sự sắp xếp cụ thể của những khung protein này tùy thuộc vào loài thân mềm và môi trường sống của chúng, tạo nên sự đa dạng to lớn về hình dạng, kích thước và màu sắc của vỏ.

2:28

Mollusks carefully control all components of their calcium carbonate creations— even manipulating CaCO3 at the molecular level.

Các loài thân mềm kiểm soát cẩn thận mọi thành phần trong các tạo tác canxi cacbonat của chúng— thậm chí thao túng cả CaCO3 ở cấp độ phân tử.

2:38

Using special proteins, mollusks can produce two crystal structures out of CaCO3: calcite and aragonite.

Bằng cách sử dụng các protein đặc biệt, động vật thân mềm có thể tạo ra hai cấu trúc tinh thể từ CaCO3: canxit và aragonit.

2:47

Both of these compounds have the same chemical composition, but different qualities due to the way their crystal lattices are arranged.

Cả hai hợp chất này đều có cùng thành phần hóa học, nhưng lại có những đặc tính khác nhau do cách sắp xếp mạng tinh thể của chúng.

2:55

Calcite is the more stable of the two and less prone to dissolving over time, so most mollusk shells have a sturdy outer layer of calcite.

Canxit là dạng bền vững hơn trong hai loại và ít bị hòa tan theo thời gian hơn, vì vậy hầu hết vỏ của các loài thân mềm đều có một lớp ngoài bằng canxit rất cứng cáp.

3:05

As the slightly more soluble molecule, aragonite can better adapt to more or less acidic environments.

Là phân tử dễ hòa tan hơn một chút, aragonit có thể thích ứng tốt hơn với các môi trường có độ axit cao hoặc thấp.

3:12

So most mollusk shells have an interior layer of aragonite to maintain their internal pH level.

Vì vậy, hầu hết vỏ thân mềm đều có một lớp aragonit bên trong để duy trì độ pH nội tại của chúng.

3:18

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

Thế nhưng một dạng aragonit lại bền chắc và linh hoạt hơn phần còn lại: đó là xà cừ.

3:25

Mollusks make this special material by placing successive layers of aragonite interspersed with proteins.

Các loài thân mềm tạo ra vật liệu đặc biệt này bằng cách xếp các lớp aragonit liên tiếp xen kẽ với protein.

3:33

These layers are stacked like hexagonal bricks, each surrounded by other organic material that directs their orientation.

Những lớp này được xếp chồng lên nhau như những viên gạch hình lục giác, mỗi viên được bao quanh bởi vật liệu hữu cơ khác giúp định hướng vị trí của chúng.

3:41

The uniform layering and brick-like structure of nacre is key to its signature iridescence.

Cấu trúc xếp lớp đồng đều như các khối gạch của xà cừ chính là yếu tố then chốt tạo nên vẻ óng ánh ngũ sắc đặc trưng của nó.

3:48

The layers are similar in thickness to the wavelength of visible light, so the light reflecting from its interior surface interferes with the light reflecting from the outer surface.

Các lớp này có độ dày tương đương với bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, vì vậy ánh sáng phản xạ từ bề mặt bên trong giao thoa với ánh sáng phản xạ từ bề mặt bên ngoài.

3:59

When particles of light strike the nacre, they bounce around its multilayered crystalline structure in a cascade of shifting rainbows.

Khi các hạt ánh sáng chiếu vào xà cừ, chúng dội lại liên tục bên trong cấu trúc tinh thể nhiều lớp tạo thành một chuỗi màu sắc cầu vồng biến chuyển.

4:09

But nacre isn’t just pretty— it’s one of the strongest and lightest biomaterials we know of.

Nhưng xà cừ không chỉ đẹp mắt— nó còn là một trong những vật liệu sinh học bền chắc và nhẹ nhất mà chúng ta từng biết.

4:15

And it's not just oysters that produce it.

Và không chỉ có loài hàu mới sản sinh ra nó.

4:18

In fact, numerous mollusk species deploy nacre as one of their primary defense mechanisms.

Trên thực tế, rất nhiều loài thân mềm sử dụng xà cừ như một trong những cơ chế tự vệ chủ yếu của mình.

4:24

If an intruding parasite or even a stray particle of sand irritates the mantle, the mollusk will coat the offender in nacre-producing cells to form what’s known as a pearl sac.

Nếu một ký sinh trùng xâm nhập hoặc thậm chí chỉ một hạt cát lạc lối gây kích ứng màng áo, loài thân mềm sẽ bao phủ kẻ xâm phạm bằng các tế bào sản sinh xà cừ để tạo thành thứ gọi là túi ngọc.

4:37

These cells wrap the threat in layers of proteins and aragonite until eventually the cocoon completely absorbs the invader— dissolving the threat into an opalescent sphere of nacre.

Các tế bào này bọc lấy mối đe dọa trong các lớp protein và aragonit cho đến khi cái kén bao bọc hoàn toàn kẻ xâm nhập— triệt tiêu mối đe dọa thành một khối cầu xà cừ óng ánh.

4:51

This defense mechanism is our leading theory for mollusks making pearls; transforming everyday intruders into timeless treasures.

Cơ chế tự vệ này là giả thuyết hàng đầu của chúng ta về cách loài thân mềm tạo ra ngọc trai; biến những kẻ xâm nhập thường ngày thành những báu vật vượt thời gian.

Transcript

Hiển thị

The Ubiquitous Building Block: Calcium Carbonate

While an oyster shell appears rough and weathered, opening it can reveal an exquisite pearl inside. Remarkably, pearls, seashells, urchin spines, and coral are all built from the identical chemical compound: calcium carbonate (CaCO3). Calcium washes out of the Earth’s crust and seeps into oceans, concentrated around hydrothermal vents where hot seawater interacts with basalt rocks. Simultaneously, atmospheric carbon dioxide dissolves into seawater, supplying massive reserves of carbonate. Marine organisms harness these abundant compounds in intricate ways to craft a diverse array of living structures.

Dù lớp vỏ ngoài của hàu trông xù xì và thô ráp, nhưng khi mở ra lại có thể để lộ một viên ngọc trai tuyệt mỹ bên trong. Đáng kinh ngạc là ngọc trai, vỏ sò biển, gai nhím biển và san hô đều được tạo thành từ cùng một hợp chất hóa học: canxi cacbonat (CaCO3). Canxi từ lớp vỏ Trái Đất hòa vào sông ngòi rồi chảy ra đại dương, đặc biệt tập trung gần các miệng phun thủy nhiệt nơi nước biển nóng tiếp xúc với đá bazan. Cùng lúc đó, carbon dioxide trong không khí hòa tan vào nước biển, tạo nên nguồn dự trữ cacbonat khổng lồ. Các sinh vật biển đã tận dụng những hợp chất dồi dào này theo những cách vô cùng tinh xảo để kiến tạo nên vô số cấu trúc sống đa dạng.