Příběhy z elektronového mikroskopu 3: Jakou mají měkkýši strukturu své schránky?

Dagmar Říhová, Petr Jan Juračka

Publikováno v časopise Živa (3/2010: 121 - 122). PDF.

Schránky měkkýšů jsou objektem zájmu dětí, vědců i profesionálních sběratelů. Na jejich povrchu můžeme nalézt rozmanité struktury, často udivující komplexnosti a krásy, pro které se společně s pestrými barvami stávají předmětem obdivu. Málokdo ale ví, že i pohled do nitra stěny schránky odhalí obdivuhodné vápenaté mikrostruktury.

Ulity i lastury měkkýšů tvoří uhličitan vápenatý (CaCO3), všeobecně oblíbená stavební látka u bezobratlých živočichů. K vytváření kosterních prvků či alespoň inkrustaci pevných částí svého těla ho používají také některé houby, ramenonožci, korýši, mechovky, mořští mnohoštětinatci nebo koráli. Uhličitan vápenatý se vyskytuje v několika krystalografických variantách, z nichž nejčastější jsou v živočišné říši kalcit a aragonit. Obě varianty se mírně liší svými fyzikálními vlastnostmi. Kalcit má nižší hustotu, méně stabilní je však aragonit. Měkkýši své schránky vytvářejí z obou variant, ale u suchozemských druhů je aragonit coby stavební materiál mnohem běžnější.

Pod skenovacím elektronovým mikroskopem zjistíme, že se schránka neskládá z jednolitého plátu uhličitanu vápenatého. Naopak, nachází se v ní množství drobných, složité uspořádaných krystalků, které obaluje tenká blanka, tvořená složitou směsí proteinu. Tato vnitřní mikrostruktura, v níž je anorganická část schránky navzájem propojena organickým „tmelem“, zajišťuje vynikající mechanické vlastnosti. Drobné prasklinky, vznikající různými nárazy ulity (např. při pádu), pronikají snáze mezi krystalky a organickou částí, čímž „vyplýtvají“ energii a brzy zcela zanikají. Integrita schránky jimi není ohrožena tak, jak by tomu bylo v případě popraskání schránky vytvořené z jediného kusu. Střídání organické a anorganické fáze zajišťuje také určitou míru pružnosti. Na povrchu schránky se navíc nachází pigmentovaná organická vrstva – periostrakum, dávající ulitám plžů charakteristický lesk a zbarvení a podporující jejich pružnost. Mnohdy nese různé jizvy nebo výstupky a výrůstky.

Periostrakum při tvorbě schránky vzniká nejdříve a teprve pod ním dochází ke krystalizaci uhličitanu vápenatého a ukládání vnitřních anorganických vrstev. Ve schránkách měkkýšů se vyskytuje několik typu mikrostruktur, jejichž tvarová různorodost se odráží i v jejich názvech. U mlžů zde nalézáme často vrstvu, která se skládá z pěti- až šestibokých hranolku kalcitu (hranolová vrstva), a také lístkovitou vrstvu z plochých krystalu položených přes sebe. Lamelární vrstva (má několik různě orientovaných vrstev) je složena z množství tyčinkovitých krystalku uhličitanu vápenatého vytvářejících lamely, které se k sobě přikládají v různých úhlech. Výsledný obrázek poněkud připomíná podlahu sestavenou z různě velkých parket se specifickým povrchovým rýhováním

Známou strukturou je perleť, pro své zbarvení a opalizaci odedávna využívaná ve šperkařství. Tvoří ji drobné šestiúhelníkové šupinky aragonitu, poskládané na sobě podobně jako cihly ve zdi. Homogenní vrstva se vyskytuje především v lasturách mořských mlžů a tvoří ji drobné krystalky nepravidelného tvaru bez specifického vzájemného postavení. Mikrostruktury měkkýších schránek se vyznačují různými mechanickými vlastnostmi. Ty, u nichž je mezi krystalky velké množství organické hmoty (perleť), jsou nesmírně odolné vůči nárazům i vrtání a takové schránky jsou bezpečné také před mnohými predátory. Struktury s menším podílem organické hmoty (hranolová nebo lamelární struktura) dobře odolávají popraskání schránky. Především lamelární struktura svou složitostí efektivně zastavuje postup prasklin. Listovitá a homogenní struktura ulity obsahují jen minimální podíl organické složky, přesto své mořské majitele dobře chrání před abrazivní silou vln.

Skenovací mikroskop tedy opět umožnil poodhalit fantastické mikrostruktury, a to schránek měkkýšů a jejich na první pohled obyčejných lomů; schránky však představují jeden z nejkvalitnějších kompozitních materiálu mezi nebem a edafonem. Pohled na vnitřní struktury ulit plžů nás zároveň přesvědčil o dokonalosti těchto krásných, i když mnohdy skryte žijících a poměrně neznámých živočichů.