Истоки и пути биоминералогии

^ес<н.Яик, май, 2006 г., № 5 ^ЙІГ

ИСТОКИ И ПУТИ БИОМИНЕРАЛОГИИ

Заслуга в развитии исследований в области биоминералогии в нашем институте, безусловно, принадлежит Николаю Павловичу Юшкину. И хотя еще в первой четверти двадцатого столетия В. И. Вернадский и его ученик Я. В. Самойлов обратили внимание на способность микроорганизмов к накоплению минерального вещества, началом формирования биоминералогии как самостоятельного направления минералогической науки можно считать 70-е гг. прошлого столетия. Обобщая в своей первой монографии “Минералогия и парагенезис самородной серы в экзогенных месторождениях” (1968) проведенные им исследования, Н. П. Юшкин обратил внимание на механизм биологического зарождения самородной серы на серных месторождениях. В 1975 г. в книге Д. П. Григорьева и А. Г. Жабина “Онтогения минералов” был опубликован раздел о кристаллах серы биогенного происхождения. Чуть позже появились публикации А. А. Кора-го, освещающие онтогенетические особенности сложных органоминеральных композитов, которые входят в состав, например, скорлупы яиц, раковин, жемчуга, а в 1981 г. была издана его замечательная книга о речном жемчуге. Большой вклад в познание биомине-ральных образований внес С. Н. Голубев (1981), изучивший специфику структурированности микронных блоков и двойникование биогенных кристаллов на примере кокколитофо-рид. Диссертационная работа А. К. Полиенко “Особенности онтогении мочевых камней” (1984) и монография М. Павликовского “Минералогия человека” (1988) положили начало развитию отдельного направления — биоминералогии человека.

В 90-е гг., которые были чрезвычайно плодотворными для Н. П. Юшки-на, яркий талант ученого особенно

проявился в области биоминералогии. Генетическая типизация биоминералов была принципиально важным моментом в развитии его биоминералогичес-ких исследований. Он впервые применяет более широкий подход к биообъектам, определяет главные задачи в изучении биоминералогии. Постепенно его интересы смещаются к проблеме минералогии и жизни, т. е. к роли минералов в зарождении, развитии и обес-

Кристаллы фосфата кальция в уролите

печении жизни. Согласно Николаю Пав ловичу, изучение биоминералов позво лит решить один из самых волнующих человечество вопросов - проблему происхождения жизни на Земле. Постепенно углубляется его представление об эволюции биоминералов, развитии биоминераль-ного мира в связи с геологической историей, с развитием геологических процессов, литосферы и атмосферы, органического мира. Дальнейшие исследования природных углеводородов неорганического происхождения приводят его к убеждению, что предбиологичес-кие информационные структуры и предшественников генов можно искать

не только среди ионных минералов, но и среди конденсированных углеводородных систем и органических молекулярных кристаллов, абиогенный синтез которых осуществлялся в условиях Земли и космоса. Он считает, что биоморф-ные углеводородные структуры представляют собой важное предбиологи-ческое звено в общем эволюционном процессе, без которого трудно понять истоки жизни и механизмы биологической эволюции.

Благодаря настоящему, глубокому интересу Н. П. Юшкина к исследованиям, биоминеральные образования в последние годы увлекают все больший и больший круг минералогов. Я была первым сотрудником, кого он привлек к целенаправленным биоминералоги-ческим исследованиям. В результате проведенных мною исследований состава, микроструктуры уролитов и экспериментальных работ по синтезу биоминералов в гелевой среде при участии микроорганизмов были разработаны модели формирования конкрементов различного минерального состава.

Бусовидные образования дрожжеподобных грибков на кристаллах холестерина

Друзы и гифы грибков на поверхности кристалла уэдделлита

В 1995 г. я защитила кандидатскую диссертацию на тему “Минералогическая эволюция мочевых камней”. В течение многих лет мы занимались вопросами биокристаллогенезиса в организме человека, и к настоящему времени опубликованы монографии под редакцией Н. П. Юшкина: “Мочевые камни: минералогия и генезис”, “Биоминералогия стоматолитов”. Постепенно решением проблем в области биоминералогии увлекся В. И. Ракин. К настоящему времени он обобщил результаты многолетних экспериментальных исследований условий неравновесной кристаллизации, установил

^есмШс, май, 2006 г., № 5

Шаровидная клетка

особенности трансформации оксала-тов и фосфатов кальция. Большой интерес к биоминералам проявляет В. П. Лютоев. Он исследовал органическую составляющую вещества, из которого состоят раковины различных древних и современных беспозвоночных, с использованием электронного парамагнитного резонанса. Влияние биогенного фактора на образование и рост железо-марганцевых конкреций и рудные наноразмерные формы пелагических марганцевых конкреций Тихого океана детально исследовала Г. Н. Лысюк. Кроме того, ею проведена кристаллохимическая систематизация микро- и наноразмерных марганецсодержащих минералов кор выветривания Среднего Тимана и Приполярного Урала. Ю. С. Симакова, исследовавшая микроструктуру и состав волконскоита, установила, что значительную роль в процессе концентрации и фиксации хрома в волконскоите играет взаимодействие минералов смек-титовой группы с микроорганизмами. Опубликована ее монография “Минералогия и генезис волконскоита”. В настоящее время достаточно актуальной проблемой структуры природных

твердых углеводородов, подвергшихся радиоактивному влиянию, занимается О. В. Ковалева. Экспериментально ею установлено, что радиационное воздействие на твердые битумы приводит к значительному изменению их молекулярной и надмолекулярной структуры. С. Н. Шанина освоила методику определения Б- и Ь-энантиомеров аминокислот в природных органических соединениях и в ходе исследований выявила определенную специфику в составе и содержании протеиногенных аминокислот в различных соединениях углерода. Е. В. Боровкова, самый молодой в нашем институте специалист в области биоминералогии, гото-

вит к защите диссертацию на тему “Онтогения холелитов”, и Николай Павлович доверил мне быть ее научным руководителем.

В течение полувека Н. П. Юшкин выдвигает новые идеи и определяет перспективы дальнейших исследований. Широта его научных интересов и умение предвидеть и организовать покоряют как начинающих исследователей, так и научных сотрудников, работающих под его руководством десятки лет. И мы, его ученики и сотрудники института, очень признательны судьбе за то, что творим бок о бок с минералогом мирового уровня и незаурядным человеком. К своему семидесятилетию Николай Павлович полон творческих замыслов, которые мы готовы осуществить вместе с ним.

В довершение краткой истории развития биоминералогии в нашем институте, хочется выразить большую благодарность Российскому фонду фундаментальных исследований (РФФИ) за многолетнюю финансовую поддержку проведенных нами исследований.

К. г.-м. н. В. Каткова

НАЧАЛО

В отдел минералогии я попала совершенно случайно. Нет, как раз в институт-то меня взяли по распределению, но работать я должна была в отделе ОГГИ. Однако, когда осенью я появилась на работе, заведующий этим отделом от меня категорически отказался, даже не взглянув. Таким образом, после получасового «утрясания» вопроса я оказалась в кабинете Николая Павловича, а еще минут через пятнадцать — в рядах сотрудников отдела минералогии. Из всего оборудования, которое

находилось в моем первом кабинете, мне был знаком только хроматограф. Вот с него-то и началась моя работа. Три года я мирно «химичила» возле различных железок, изредка выслушивая мужскую часть отдела, что не женское это дело, и — более сильные выражения, когда все эти тонны железа переезжали вместе со мной из кабинета в кабинет.

А потом, сама не понимая как, я очутилась в аспирантуре. Вот когда я поняла, что такое, когда надо начинать что-то делать практически с нуля. Но благодаря Николаю Павловичу мне довольно быстро удалось достать необходимые образцы и познакомиться с нужными специалистами. Это, наверное, был самый интересный период работы, потому что я только и делала, что куда-то ездила, чего-то искала, с кем-то знакомилась, постоянно видела что-то новое. Честно говоря, за один только спуск в соляную шахту в Березниках стоило заняться наукой. Теперь все гораздо скучнее, потому что за образцами ездить не надо, мне

их просто присылают, даже просить не приходится. И хроматографы (их у меня уже два), судя по всему, тоже наконец-то обрели постоянное место прописки.

Но самое большое открытие для себя самой я сделала только через семь лет после поступления на работу, во время защиты диссертации. Честно говоря, я даже и не ожидала такого теплого отношения со стороны всех сотрудников отдела: мне давали советы, делали замечания, помогали, читали работу, и никто ни разу не отказал в помощи. Я даже не могу выделить кого-то особо, потому что равнодушных не было совсем. Теперь я считаю, что мне просто очень повезло, что тринадцать лет назад я попала именно в отдел минералогии.

Р. 8. А с “нефтяниками”, несмотря ни на что, я очень дружу. Потому что, как ни крути, но моя работа процентов на восемьдесят связана именно с органическим веществом.

К. г.-м. н. С. Шанина