Борис Сребродольский - Жемчуг

Роль стронцианита в жемчуге генетическая: стронций даже в небольших количествах (1 атом на 4000 элементарных ячеек арагонита) стабилизирует арагонитовую фазу в зародышах кристаллизующегося карбоната кальция [Strunz, Wachsen, 1978]. Твердые растворы стронцианита в арагоните имеют меньшую свободную энергию, чем чистые минеральные фазы. Такие растворы более выгодны, чем кальцит.

Обособление минеральной фазы в организме моллюска сопровождается повышением в минералообразующем растворе энзимов, вводимых разными путями в органическую и неорганическую составляющие жемчуга. Эпителиальные клетки «жемчужного» мешка, являющиеся клеточной основой секреторной деятельности, выделяют ионы кальция и карбонат-ионы в жидкость, формируя тем самым минералообразующий раствор. Осаждение арагонита из раствора происходит в том случае, когда он будет пересыщен указанными ионами. Доступ ионов к кристаллизующемуся арагониту облегчается обширной и закрученной поверхностью стенок «жемчужного» мешка.

Минералообразование внутри организма структурно тесно связано с органическими молекулами матрицы. Определение зародышевых центров происходит только в отдельных, строго упорядоченных ее точках, обогащенных белковым веществом.. Это свидетельствует о достаточно сильном специфическом взаимодействии органического и минерального компонентов. Минеральный уровень такого взаимодействия исследован недостаточно. Вероятнее всего, в основе его лежит принцип комплексообразования: отдельные участки матрицы образуют с Ca 2+и CO 3 2-специфические комплексы. В зависимости от аминокислотного состава матрицы и от ряда других факторов кристаллизующийся арагонит принимает форму призм или пластинок.

При закономерном распределении центров кристаллизации, обусловленном еще и тем, что плоские ионы CO 3 2-укладываются параллельно слою матрицы, и одновременном росте призм арагонита, растущих непосредственно от ядра жемчужины, вернее, от покрывающей ядро органической прослойки, возникает упорядоченное строение призматических кристаллов. Кристаллики арагонита вытягиваются по радиусам от центра жемчужины. Отсутствие упорядоченности связано с различным расположением кристаллографических осей зародышей арагонита. Оно может быть обусловлено добавочной (наложенной) минерализацией с использованием как активных поверхностей на органических гранулах, так и различных неоднородностей на растущих кристаллах арагонита. При этом на первых стадиях роста могут возникнуть спутанно-волокнистые агрегаты кристаллов арагонита, из которых возможность дальнейшего роста получают только те индивиды, которые расположены под большими углами к субстрату.

Скорость кристаллизации арагонита обусловливают внутренние (выделение белкового вещества) и внешние (кислотность—щелочность, температура воды, солевой режим и др.) факторы.

Связь между арагонитом жемчуга и минералообразующей средой двусторонняя. Среда в определенных условиях формирует жемчужину, влияет на ее строение и форму. Действие любого фактора среды происходит на молекулярном уровне. В свою очередь, растущая жемчужина воздействует на среду.

Совсем недавно стала развиваться новая наука — биологическая минералогия. Она изучает строение, свойства, состав, условия образования и изменения объектов, которые находятся на стыке биологии и минералогии. К ним относятся продукты деятельности живых клеток: кости и зубы человека и животных, раковины моллюсков, жемчуг, скелет кораллов, скорлупа птичьих яиц, отолиты и другие объекты живой природы.

Биологическая минералогия как генетическая наука исходит из того, что неживое, возникшее из живого, является его частью и они тесно взаимосвязаны. Существование в природе форм, в которых соединены свойства живого и неживого (например, вирусов), наглядно подтверждает пример внутреннего единства неорганического и органического мира.

Главным объектом исследования биологической минерализации является минерально-органический агрегат. Он состоит из органических веществ и минеральных индивидов, имеющих определенные форму, размер, строение, свойства и состав. В структуре многих индивидов имеются специфические внутренние элементы. От их упорядоченного сочетания во многом зависят свойства всего агрегата.

Основная задача биологической минералогии — всестороннее исследование взаимоотношения неорганической и органической природы, а также детальное изучение минеральных продуктов живой природы в процессе их развития и изменения. Конкретная практическая задача науки — выявить роль организмов при формировании и разрушении месторождений полезных ископаемых (железа, серы, фосфора, марганца и др.).