Біомінералогія

Визначення і загальна характеристика

БІОМІНЕРАЛО́ГІЯ

– розділ мінералогії, біології та медицини, що вивчає біогенні мінерали, органо-мінеральні агрегати, відтворює процеси та механізми біомінералоутворення, його медичні наслідки. Об’єктами 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 обов’язково 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, об’єкти 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 об’єкти 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), об’єктами Б., що сформувалися в організмі людини, є так звані органо-мінеральні агрегати. Вони створюють більшість твердих тканин в організмі людини. Об’єкти 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), м’язах, 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 кам’яних хвороб, аніж сільські жителі (Ф. Зузук, 2002).

Процес біомінералоутворення — це зв’язування 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 взаємозв’язок із внутрішніми (фізіологічними) та зовнішніми (екологічними, соціальними) чинниками.

Завантажити статтю