Brug af matematik og mekanik til at forklare, hvordan toskallede skaller passer så godt sammen

Ved hjælp af matematik og mekanik, en trio af forskere, to fra University of Oxford, den anden universitetet i Lyon, har lært mere om, hvordan toskallede skaller passer så godt sammen. I deres papir udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences , Derek Moulton, Alain Goriely og Régis Chirat beskriver deres tilgang til at forstå den sammenlåsende mekanisme af toskallede skaller.

Mange mennesker, der har håndteret et toskallet væsen, såsom en musling eller østers, har undret sig over, hvor sømløst den øverste og nederste skal passer sammen. Forskerne med denne nye indsats bemærkede, at sådanne tætsiddende skaller udviklede sig i to phyla fra en fælles forfader. De bemærkede også, at selv uregelmæssigheder, enten naturlig eller fra en skade, forhindrer generelt ikke skaller i at lukke pænt - og det fungerer lige så godt i toskallede med enten flade eller bølgede kanter. Forskerne bemærkede også, at den næsten perfekte justering af kanttræk sker på trods af, at de to kanter dannes af to forskellige kappelapper.

For at forklare, hvordan en sådan næsten perfekt justering opstår i de toskallede, forskerne skabte en matematisk model af skalvækstprocessen. De startede med at bemærke, at kanterne af de toskallede skaller vokser gennem væsenets liv - de bemærkede også, at der er forskelle i udskillelsesmåder og generel anatomi mellem toskallede og brachiopoder (den anden phyla med matchede skalhalvdele). Men de bemærkede også, at med begge grupper, skallerne udskilles trinvist af en kappe - et tyndt membranlignende organ. De bemærkede endvidere, at kappen udskiller et blødt lag, der fungerer som en matrix for dannelsen af ​​calciumcarbonatskallen.

De tog derefter hensyn til geometrien af ​​skalhalvdelene og den involverede mekanik, når de kommer sammen, og de involverede begrænsninger. De brugte sådanne faktorer til at udvikle en model, der viste, hvordan sådanne ensartede skaller kunne opstå. Grunden til, at kanterne hos nogle arter er bølgede, er fordi kappen vokser hurtigere end skalkanten, resulterer i knækning. Det sammenlåsende mønster, der opstår, de fandt, er begrænset af kræfterne fra skallerne, når de er lukket.

© 2019 Science X Network