Жемчуг

Биогенные кристаллы не имеют кристаллографически правильной формы. Это объясняется в основном тем, что они сложены из более мелких кристаллитов, которые, как и весь кристалл, обволакиваются пленкой органической матрицы. Специальные исследования показали, что органическая матрица осуществляет биорегуляцию кристаллообразования. Многие кристаллы обладают блоково-мозаичными, выпуклыми и вогнутыми гранями, образующимися на заключительных этапах роста.

Как уже упоминалось, жемчуг, как и раковина, состоит из слоев кристаллического карбоната кальция — арагонита; в свою очередь, слой формируется из пластинок или призмочек этого минерала, а последние могут быть сложены из множества более мелких кристаллитов. Так образуется целый ряд соподчиненных, включенных друг в друга кристаллических элементов. При этом элементы более мелкого порядка могут быть как взаимно параллельны по отношению к включающему их структурному элементу высшего порядка, так и непараллельны, хаотичны. В арагоните жемчуга кристаллографические оси соседних кристаллитов почти параллельны. Тогда вся совокупность внутренних кристаллитов образует составной монокристалл арагонита. Как показали микроскопические исследования, такие кристаллы неидеальны не только из-за своего сложного внутреннего строения, далеко не идеальна и сама форма составного многогранника арагонита. В большинстве случаев она заметно отличается от призматической. Имеются дефекты и в других биогенных кристаллах, в частности в оксиапатите — основном минеральном компоненте костной ткани.

Словом, неидеальное строение многогранников биогенных веществ скорее правило, чем исключение. Оно усложняет принятую относительность понятия «монокристалл». Наиболее целесообразно его употреблять лишь при рассмотрении если не идеальных, то идеализированных кристаллов. По этому признаку биогенные кристаллы не отличаются от соответствующих «земных» кристаллов.

Основная закономерность биоминерализации состоит в том, что органическая матрица сильно влияет на характер биогенного минералообразования. Она определяет центры зарождения будущих кристаллов и способствует их росту. Отличительная особенность матрицы — ее сравнительно постоянный состав в разных организмах, включающий белки коллагеновой группы, высокомолекулярные полисахариды, фосфолипиды. В аминокислотный состав органического вещества жемчуга входит 18 аминокислот (глицин, тирозин, аланин, валин, серин и др.). В органическом веществе биогенных кристаллов других веществ соотношение аминокислот иное. До сих пор остается неясным, какой механизм регулирует количество и состав аминокислот в организме.

Органическая матрица имеет вид губки, погруженной в физиологический раствор. Ее можно рассмотреть в любом минерально-органическом агрегате после осторожного растворения минеральной части. Важно подчеркнуть, что в объеме матрицы происходит зарождение и рост биогенных кристаллов. Эти процессы регулируются биологическими организмами, исследование которых началось совсем недавно. Биорегулирующее значение матрицы сказывается в определяющем влиянии ее не только на структуру и геометрию биогенных кристаллов, но и на сочетание их между собой. Матрица или ее отдельные участки обладают известным сродством к возникающему на ее основе минеральному компоненту. Такое сродство объясняется близостью строения реакционноспособных ферментов матрицы и пространственной конфигурации ионов в элементарной ячейке кристаллизующегося вещества и их тесным взаимодействием. Только так может быть обеспечено хорошее пространственное соответствие между структурными элементами органического и минерального компонентов образующегося биогенного кристалла.