Biomineralogia on tieteellinen tieteenala, joka käsittelee geologisessa ympäristössä tapahtuvaa mineraalien muutosta, jossa eläviä organismeja osallistuu monenlaiseen toimintaan. Mineraaleja ei löydy vain maan suolistosta, vaan myös kaikesta planeetan elämästä, myös ihmisistä. Biomineraalisten vuorovaikutusten seurauksena yli 3,8 miljardin vuoden aikana Maan geologisesta historiasta muodostui noin 2 % maankuoresta ja tällä hetkellä tunnetaan noin 300 biomineraalia [1] .
”Biomineralogia on osa mineraalien muodostumisprosessien oppia, joka tulkitsee mekanismeja, joilla epäorgaaninen aine siirtyy aineen liikkeen biologisesta kierrosta geologiseen, jota kutsutaan myös biomineralisaatioksi tai päinvastoin. Koska mineraalin käsite on yhtenäinen ja poikkileikkaava koko mineralogisten ongelmien kulkua varten, biomineraalien kuvaus ei ole biomineralogian aihe. Se on olennainen osa vastaavien mineraalien perusominaisuuksia.
Ensimmäistä kertaa biomineralogian käsite itsenäisenä tieteenalana tuli Venäjän tieteeseen A. A. Koragon monografiasta "Johdatus biomineralogiaan" (1992). Tulevaisuudessa akateemikko Yushkin N.P. kiinnitti suurta huomiota biomineralogian ongelmiin.Tänään tutkimuskohteita ovat elävien organismien sisällä muodostuneet biomineraalit (luut, aivohiekka, virtsa-, sappi-, sylkikivet), elävien organismien pinnalle (kuoret) nilviäisiä, leviä, alkueläimiä), mikro-organismien ympäristössä muodostamia mineraaleja (maton mineraalit, biofilmit, kolloidit, savimineraalit). Yushkin N.P. viittasi myös viruksiin biomineraaleihin.
On kaksi vastakkaista mielipidettä. Geologien, mineralogien, kristallografien näkemyksen mukaan mineraaleja muodostuu mineraalien synnyn seurauksena eivätkä organismit suoraan syntetisoi biomineraaleja. Biologien, pääosin mikrobiologien, mukaan biomineraaleja tuottavat suoraan elävät organismit, ja useimmat kolloidi- ja savityyppiset mineraalit ovat mikro-organismien elintärkeän toiminnan tuotetta (Chukhrov, 1951; Naimark et al., 2009). Välihypoteesit määrittävät, että elävät organismit luovat tietyllä biomineraalilla ohjattua kristallogeneesiä edistävän ympäristön tietyssä ja määrätyssä tilassa ja määrässä (Korlyakov, Bondar, Morozov, 2016; Korlyakov, 2017).
Paleontologien käyttöön ottamat termit "indusoitu" ja "matriisoitu" biomineralisaatio vastaavat erilaisia tapoja kerätä orgaanista ja epäorgaanista ainetta organismien elintärkeän toiminnan seurauksena. Jokainen "indusoitu" ja erityisesti "matriisoitu" prosessi ei kuitenkaan pääty mineraalien muodostumiseen (Naimark E. B., Eroshchev-Shak V. A., Chizhikova N. P., Kompantseva, 2009 [2] .
Tyypillinen tapaus indusoidusta (ei luuston) biomineralisaatiosta on tionin (hapettava) ja sulfaattia pelkistävien bakteerien elintärkeän toiminnan mineraloginen puoli. Sulfidimineraalien hapettumisen aikana tionibakteerien avulla sulfidin tuhoutumistuotteet kerääntyvät hypergeeniliuokseen (edustaen tiettyä geologista ympäristöä) [Me(HSO4)n] + m -tyyppisten happosulfaattikompleksien muodossa, jotka hydrolysoituessaan tarjoavat aineellisen perustan tällaisten mineraalien, kuten jarosiitin, brokantiittien, butleriittien jne. muodostumiselle (Yakhontova, Nesterovich, 1982) [2] .
Toisaalta luonnollisessa sulfaatin pelkistysprosessissa vastaavat bakteerit tuottavat rikkivetyä, joka voi edelleen muuttua sulfidimineraaleiksi, mikä on kirjattu laajalle levinneeksi geologiseksi ilmiöksi, molemmissa tapauksissa elintärkeän prosessin aiheuttama prosessi. bakteerien toiminta päättyy mineralisaatioon ”(Yakhontova L.K., Zvereva V.P. Hypergeneesin mineralogian perusteet, 6.5) [2] .
Maapallolla esiintyvien organismien joukossa on monia, joilla on kovat kudokset joko luurungon muodossa (selkärankaiset) tai kuoren muodossa (nilviäiset). Luurankot ja kuoret ovat monimutkainen mineraali- ja orgaanisten aineiden komposiitti (Korago, 1992). Nämä materiaalit, jotka sisältävät koostumuksessaan tiettyjä mineraaleja, ovat ominaisuuksiltaan ainutlaatuisia [2] .
Eläviin organismeihin ei ole kertynyt merkittäviä määriä epäorgaanisia aineita (Chiglintsev, Sokol, Nokhrin, 2010) [1] . Näitä ovat: kalsiumkarbonaatti - se koostuu koralleista ja suurimman osan nilviäisten kuorista; kalsiumoksalaatti, jota löytyy kasveista sekä nisäkkäistä (esimerkiksi osana munuaiskiviä); piidioksidi, josta useimpien meren yksisoluisten organismien, erityisesti radiolaarien, luurankot muodostuvat; maa-alkalimetallisulfaatit (jotakin kasveista ja meduusoista); rautaoksidit (jota esiintyy bakteereissa, nilviäisissä ja joissakin kasveissa) ja lopuksi kalsiumfosfaatit - kaikkien selkärankaisten luiden ja hampaiden päärakennusmateriaali [2] [3]