Біомінералогія

БІОМІНЕРАЛО́ГІЯ

— роз­діл мінералогії, біології та медицини, що ви­вчає біо­ген­ні мінерали, органо-мінеральні агрегати, від­творює процеси та механізми біо­мінерало­утворе­н­ня, його медичні наслідки. Обʼєктами дослідже­н­ня Б. є біо­мінерали в геологічному середовищі та в живих організмах. У мінералогії зародже­н­ня, ріст і руйнацію мінералів тлумачать на засадах законів фізики і хімії, у Б. — подібно, але обовʼязково з урахува­н­ням біо­хімічних законів і закономірностей. Польський науковець М. Павліковський з урахува­н­ням специфіки пошире­н­ня та ролі мінералів у жит­тєдіяльності організму людини за­пропонував ви­окремити як само­стійний науковий напрям мінералогію людини (1987, 1995). Нині значна кількість дослідників цей напрям називають медичною мінералогією (термін «Медична мінералогія» у дещо іншому значен­ні за­провадив 1989 китайський вчений Лі Хонгчао). У такому контекс­ті термін «Б.» найповніше охоплює сутність, специфіку, обʼєкти і методи дослідже­н­ня біо­мінералів, тобто мінералів, утворених живими організмами або за їх участі, зокрема й в організмі людини. Завдяки напрацюва­н­ням науковців з різних країн — Х. Байєра, С. Вульперса, Г. Ербена, О. Кораго, Ф. Зузука, М. Юшкіна, М. Павліковського, В. Дяківа та ін. — нині Б. отримала статус нового само­стійного наукового напряму, що роз­вивається на межі мінералогії, біо­логії та медицини.

За М. Юшкіним роз­різняють (2003): біо­мінерали-організми — віруси та інші біо­логічні обʼєкти з регулярною просторовою структурою; біо­мінерали у живих організмах (фізіоген­ні — зуби, кістки, магнетит у крові; патоген­ні — жовчневе, ниркове та інше камі­н­ня; біо­мінеральна маса — продукти жит­тєдіяльності організмів); біо­мінерали, що сформувалися поза організмами внаслідок взаємодії (між продуктами жит­тєдіяльності організмів; органіки та не органіки); біо­мінерали, впроваджені в організми (мінеральні псевдоморфози по живих організмах; мінеральні виповне­н­ня порожнин у живих організмах); біо­мінералоїди — продукти кри­сталізації і хімічних пере­творень органічних речовин (озокерит, вуглеводні); біо­мінерали — продукти роз­кри­сталізації біо­мінералоїдів.

Мінеральний склад органо-мінеральних агрегатів роз­маїтий. Найчастіше їх формують фосфати і карбонати. Істотну роль можуть ві­ді­гравати також мінерали органічної кон­ституції — оксалати, урати, білірубіни, холестерини, зрідка магнетит, сульфати тощо. Органо-мінеральні агрегати є також досить складними за морфологією і анатомією. Їхні роз­міри — від перших нанометрів до кількох сантиметрів; форма виділень — глобули, сфероліти, сфероїдоліти, мікроліти, кри­сталіти тощо. Деякі мінерали та їхні родовища утворюються за участі організмів, найчастіше — мікроорганізмів. Роль організмів роз­починається з акту зародже­н­ня, яке називають мікробіо­логічним. Цей спосіб зародже­н­ня біо­мінералів можливий в екзоген­них умовах у процесі кри­сталізації самородної сірки, гідрогетиту, манганіту, псиломелану тощо. Мікробіо­логічне утворе­н­ня мінералів від­бувається всередині клітини мікроорганізму в процесі його жит­тєдіяльності. Мінеральна речовина або накопичується в клітині, цілком її заміщуючи, або виділяється клітиною у навколишній про­стір у ви­гляді дуже дрібних кри­сталиків. Типовим прикладом виділе­н­ня мінеральних зародків клітинами мікроорганізмів у середовищі є зародже­н­ня самородної сірки в екзоген­них умовах за участі тіоновокислих бактерій. Самородна сірка на­громаджується внаслідок мікробіо­логічного окисне­н­ня сірководню, що, у свою чергу, виникає шляхом мікробіо­логічного від­новле­н­ня сульфатного іону під­земних вод у присутності вуглеводнів нафтового походже­н­ня.

На думку О. Кораго (1992), обʼєктами Б., що сформувалися в організмі людини, є так звані органо-мінеральні агрегати. Вони створюють більшість твердих тканин в організмі людини. Обʼєкти Б., що виникли в організмах людей і тварин, пере­важно не є чисто мінеральними, оскільки містять ту чи іншу кількість органічної речовини, тобто вони є органо-мінеральними агрегатами. До них належать кістки, зуби, отоліти, камі­н­ня сечової системи та жовчного міхура, солі на стінках сосудів, інші утворе­н­ня. Процеси мінерало­утворе­н­ня в живому організмі, як і їхні продукти, поділяють на фізіоген­ні та патоген­ні. Перша категорія процесів най­активніше реалізується під час становле­н­ня (росту) організму. Фізіоген­ними агрегатами є зуби, отоконії, кістки, «мозковий пісок». У сформованому організмі інтенсивність процесів мінерало­утворе­н­ня сповільнюється, проте в різних типах живих організмів неоднаково. У межах самих типів процес мінерало­утворе­н­ня змінюється від класу до класу. Патоген­ні процеси мінерало­утворе­н­ня пере­важно реалізуються у сформованому організмі. Вони можуть пере­важати в якомусь типі живих організмів, змінюючись у межах самих типів. До патоген­них належить сечове (уроліти), жовчневе (холеліти), панкреатичне (панкреаліти), слиневе (саліваліти), зубне (дентоліти) камі­н­ня, а також мінеральні утворе­н­ня у легенях (пульмоліти), кровоносних судинах (ангіоліти), мʼязах, пухлинах (остеоліти), агрегати решти органів. Нині ві­домо близько 80 видів патоген­них біо­мінералів, що виникають у різних органах людини внаслідок прояву патологічних процесів, спровокованих різними чин­никами, зокрема, а можливо найчастіше, брудним довкі­л­лям. На користь цього свідчить те, що жителі міст значно частіше страждають від камʼяних хвороб, аніж сільські жителі (Ф. Зузук, 2002).

Процес біо­мінерало­утворе­н­ня — це звʼязува­н­ня у кри­сталічну форму речовин, що не ви­йшли з організму, хоч і не потрібні ньому. Мінерали ростуть практично у всіх органах людини — нирках, сечовому та жовчному міхурах, панкреатичних залозах, ракових пухлинах, кровоносних судинах, нервах, легенях, серці, мускулах тощо. Вони заміщують або деформують тканину, заповнюють функціональний про­стір органів, пере­шкоджають їхній роботі, спричинюють ураже­н­ня і біль. І хоча кри­сталізація патоген­них мінералів — на загал захисна функція організму, проте, виникнувши, ці мінерали стають шкідливими, хвороботворними. Внутрішня екосистема людини повин­на бути практично без­мінеральною, якщо не брати до уваги фізіоген­ні мінерали, тому необхідно вишукувати ефективні (не хірургічні) способи вилуче­н­ня патоген­них мінералів з організму. Фізіоген­ні та патоген­ні процеси мінерало­утворе­н­ня мають тісний взаємозвʼязок із внутрішніми (фізіологічними) та зовнішніми (екологічними, соціальними) чин­никами.

Завантажити статтю