Что такое биоминерализация. Реальные кристаллы и биоминерализация

 

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

 

 

Биоминерализация. Реальные кристаллы и биоминерализация

 

 В изучении кристаллов имеется, грубо говоря, две стадии. На первой стадии исследуется идеализированная решетка того или иного кристаллического вещества, на второй стадии изучаются разноплановые дефекты кристаллической решетки. Практически соответствующие работы ведутся разными специалистами по разным методикам. Так получилось, что автор впервые начал проводить изучение реальных кристаллов биологических скелетов, т. е. такие исследования, при которых конкретно рассматривалась неидеальность кристаллов. Для этого использовались специальные методы электронной микроскопии, принципиально неприменимые в обычной биологии мягких тканей.

Работы проводились на примере кокколитов как из культуры водорослей, так и из осадков [253]. Ниже приведены некоторые выводы, причем без конкретного экспериментального обоснования, т. е. без объяснения того, каким способом соответствующие детали структуры можно сделать видимыми в электронном микроскопе (это совсем не те методы, которые получили широкое распространение в современной палеонтологии).

Субигольчатые кальцитовые кристаллы кокколитов характеризуются специфической периодичностью концентрации дефектов. Вдоль длинной оси кристалла (ось "с", совпадающая с направлением оси белковой фибриллы) чередуются блоки, примерно по 50-60 нм каждый, с относительно пониженной и повышенной концентрациями дефектов. Практически несомненно, что в такой форме кристалл наследует тонкую поперечную исчерченность коллагена, которая сама по себе, вероятно, тоже связана с чередованием участков разной степени упорядоченности [1107]. В костях человека вдоль того же направления существуют блоки (размером в те же 50 нм); их природа неизвестна [2220].

По-видимому, природа этой структурированности у кокколитофирид и у человека одна и га же, а совпадение размеров блоков просто отражает сходство коллагенов у столь разных организмов. В рамках ранее применявшихся методов эти блоки выявлялись в костях тогда, когда при ультрамикротомировании костей возникали трещины, косвенно отражающие реальную структуру кристаллов.

У кокколитофорид изучена разновидность скелетной патологии, развитие которой связано с нарушением периодичности в 100 нм и с появлением биологически аномальных кольцевых дислокаций. Непосредственно наблюдались различные степени развития такой патологии. Современное состояние проблемы парадоксально: известно не менее 100 видов патологии костной ткани человека, а исследования такого типа пока проводились только на одноклеточных водорослях. На самом деле это совершенно естественно: микронные кокколиты наиболее пригодны для электронно-микроскопических исследований реальной структуры кристаллов примерно так же, как почти каждое направление в молекулярной биологии начинается с изучения бактерий.

Широко известно, что рост обычных кристаллов происходит по спирали (винтовой дислокации). Определенные данные говорят о том, что спираль коллагена предопределяет возникновение главной винтовой дислокации кристаллов - спирали роста. Если это так, то становится понятным давно известный факт: усовидные кристаллиты вытянуты вдоль направления белковых фибрилл.

 Другими словами, кристалл растет по спирали, унаследованной от коллагена; растет вдоль оси коллагеновой фибриллы и становится субигольчатым, вытянутым вдоль этой оси.

 

 

К содержанию: «Современная палеонтология»

 

Смотрите также:

 

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ  геология с основами палеонтологии  По следам минувшего 

 

палеоботаника или ботаническая палеонтология...  Аллювий прарек  Палеовулканология

 

 Древние климаты   Палеогеография   Палео океанология