Как устрицы делают жемчуг

Анатомическая причина и появление жемчужного мешка

Тело двустворчатого моллюска защищено раковиной, которую изнутри выстилает мантия. Наружный эпителиальный слой этой складки отвечает за постоянный рост самой раковины. В нормальном состоянии эти клетки выделяют вещества строго наружу, формируя внутренний блестящий перламутровый слой створок. Ситуация меняется, когда защитный барьер нарушается.

Когда во внутреннюю среду моллюска проникает микроскопический паразит, кусочек водоросли или осколок собственной раковины, он травмирует мягкие ткани. Вместе с раздражителем в глубину соединительной ткани мантии увлекаются живые эпителиальные клетки. Организм стремится отграничить поврежденную область от здоровой паренхимы. Переместившиеся клетки начинают активно делиться, окружая раздражитель сплошным кольцом.

В результате деления образуется замкнутая полость, которую в биологии называют жемчужным мешком. Внутри этой капсулы эпителий продолжает выполнять свою базовую генетическую функцию, то есть секретировать компоненты раковины. Поскольку веществу некуда деваться, оно равномерно оседает на поверхности раздражителя со всех сторон.

Химический состав и биоминерализация перламутра

Перламутр представляет собой органоминеральный композит природного происхождения. По массе он состоит примерно на 90-95 процентов из карбоната кальция, около 4-6 процентов приходится на органическую матрицу, а остаток составляет связанная вода. Минеральная часть представлена арагонитом, который является ромбической полиморфной модификацией карбоната кальция.

Секреция идет циклически. Сначала эпителиальные клетки жемчужного мешка выделяют органический каркас из конхиолина. Этот сложный белковый комплекс близок по строению к хитину членистоногих и кератину позвоночных. Образовавшаяся сетка служит матрицей с центрами кристаллизации, на которых начинают осаждаться ионы кальция и карбонат-ионы из гемолимфы моллюска.

Кальциевые соли кристаллизуются в виде тонких шестиугольных пластинок арагонита толщиной около половины микрометра. Ширина отдельной пластинки составляет от двух до десяти микрометров. Когда слой минерала завершен, клетки снова покрывают его тончайшей белковой пленкой толщиной в 20-30 нанометров, после чего цикл повторяется тысячи раз.

Оптические свойства и возникновение радужного блеска

Характерный блеск и радужные переливы жемчуга обусловлены физикой взаимодействия света с микроструктурой перламутра. Луч света падает на поверхность жемчужины, частично отражается от первого полупрозрачного слоя арагонита, а частично проходит глубже, преломляясь на границах раздела минерала и органики.

Отраженные от разных слоев световые волны накладываются друг на друга. Происходит интерференция и дифракция света. Поскольку толщина арагонитовых пластинок сопоставима с длиной волны видимого спектра, лучи разных цветов усиливают или гасят друг друга под разными углами наблюдения. Так формируется люстр, то есть глубокое шелковистое сияние, и ориент, представляющий собой переливчатую игру радужных оттенков.

Культивация и вмешательство человека

Природный жемчуг встречается исключительно редко. В среднем лишь одна дикая морская устрица из нескольких тысяч содержит ценный шар правильной формы. Поэтому в начале двадцатого века японские исследователи и предприниматели разработали промышленный способ стимуляции жемчужного мешка.

Технологию культивации создали ученый Уильям Савилл-Кент в Австралии, а также японские специалисты Тацухэй Мисэ, Токити Нисикава и предприниматель Кокити Микимото. К 1916 году они запатентовали методику, которая применяется на жемчужных фермах до сих пор.

Хирургическая операция культивации включает несколько четких этапов:

1. Отбор здорового моллюска-донора и аккуратное иссечение полоски его мантийной ткани, содержащей активные эпителиальные клетки.
2. Разрезание ткани донора на микроскопические фрагменты размером около одного-двух миллиметров.
3. Вскрытие створок принимающей устрицы и введение в ее гонаду или соединительную ткань мантии круглого ядра, выточенного из раковины пресноводного моллюска.
4. Подсадка приготовленного кусочка донорской ткани вплотную к искусственному ядру.
5. Возвращение моллюска в море внутри сетчатых садков для реабилитации и наращивания перламутра.

Пересаженный эпителий быстро разрастается по поверхности ядра, формирует жемчужный мешок и начинает секретировать перламутр прямо на твердую основу. Скорость роста слоя в теплой морской воде составляет от 0,15 до 0,3 миллиметра в год. Чтобы получить качественную морскую жемчужину с достаточной толщиной покрытия, моллюска выращивают от двух до четырех лет.

Морские устрицы и пресноводные мидии

Способностью выделять перламутр обладают многие двустворчатые моллюски, однако качество продукта заметно различается в зависимости от среды обитания и биологического вида.

Морской жемчуг высшей пробы получают преимущественно от моллюсков рода Pinctada и Pteria. Классическая устрица Pinctada fucata дает жемчуг Акойя с ярким зеркальным блеском. Крупная Pinctada maxima производит массивный жемчуг Южных морей золотистого и серебристого оттенков диаметром до двадцати миллиметров. Черногубая устрица Pinctada margaritifera славится таитянским жемчугом темных тонов благодаря пигментам порфиринам, растворенным в белковом каркасе.

Пресноводные жемчужницы семейства Unionidae и Margaritiferidae обитают в реках и озерах. Речные моллюски устойчивее к заболеваниям, а технология их выращивания проще, поскольку в одну особь подсаживают до пятидесяти фрагментов мантии без использования твердого шарообразного ядра. По этой причине речной культивированный жемчуг состоит целиком из натурального перламутра, но чаще имеет неправильную барочную форму.