Природа создает биоминералы по одному рецепту, который очень стар и возникал неоднократно

Исследователи под руководством физика Пупы Гилберт из Университета Висконсин-Мэдисон установили, что ключевой механизм биоминерализации — формирование скелетов, раковин и зубов у животных — не только универсален для многих современных групп, но и является древним, возникшим независимо более одного раза. Открытие, опубликованное 19 августа 2019 года в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), основано на анализе окаменелостей возрастом до 550 миллионов лет.

Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания эволюции жизни. Оно показывает, что различные группы животных, не имеющие общего предка с минеральным скелетом, независимо друг от друга «изобрели» один и тот же эффективный способ создания прочных структур. Понимание этого процесса, лежащего в основе формирования костей, раковин и коралловых рифов, может привести к созданию новых сверхпрочных и легких материалов, более совершенных биомедицинских имплантатов и инструментов для восстановления экосистем.

«Тот факт, что биоминерализация независимо эволюционировала несколько раз, используя один и тот же механизм, говорит о том, что для этого есть веская физическая или химическая причина», — отмечает П. Гилберт. Исследования её команды показали, что все биоминеральные структуры, от перламутра до зубов морского ежа, начинают формироваться из одинаковых аморфных наночастиц карбоната кальция (ACC). Эти частицы стабильны внутри клеток и кристаллизуются только в нужном месте, обеспечивая точное построение сложных структур. Этот «наночастичный» механизм был обнаружен и в древнейших известных биоминералах, таких как скелеты Cloudina возрастом 550 млн лет.