Кинетика роста кристаллов и её связь с эволюцией: новые данные о биоминерализации раковин моллюсков
Исследовательская группа доктора Игоря Злотникова из Центра молекулярной биоинженерии (B CUBE) Технического университета Дрездена в своей последней публикации показала, что физика материалов сильно влияет на возможные структуры, которые могут создавать раковины моллюсков. Это исследование демонстрирует, как фундаментальные физические законы, такие как кинетика роста кристаллов и термодинамика, могут ограничивать результат эволюции и помогают объяснить, почему мы наблюдаем повторяющееся развитие определённых структур в течение геологического времени.
Раковины моллюсков состоят из множества сложных минерально-органических композитных ультраструктур. Удивительно, но в некоторых случаях раковины далёких в родственном отношении видов содержат схожие морфологические мотивы на многих разных масштабах — от нано- до микроуровня. За последние десятилетия был достигнут значительный прогресс в понимании ключевых биохимических механизмов, ответственных за образование биогенных минералов. Однако мало что известно о том, как организмы контролируют форму отдельных минеральных строительных блоков, составляющих различные архитектуры раковин, и, следовательно, определяют морфологию этих видоспецифичных минерально-органических образований.
Группа Злотникова в сотрудничестве с учёными из Исследовательского центра физики Вигнера в Будапеште (Венгрия) разработала комплексную экспериментальную и теоретическую основу для аналитического описания процесса ультраструктурного морфогенеза раковин моллюсков. В основном они продемонстрировали, что формирование этих высокобиоминерализованных тканей направляется организмами путём регулирования химических и физических граничных условий, которые контролируют кинетику роста минеральной фазы.
Показав прямую связь между физикой материалов и процессом морфогенеза биоминерализованных тканей, команда проливает новый свет на эволюционный аспект создания биологических материалов.
Исследование опубликовано в PNAS.