生物晶体(Biogeniccrystals)是生长在生物体内部或受生物体影响下的晶体。这些晶体种类繁多,其生长过程极其复杂。尽管它们无处不在,但目前只有几十种生物成因晶体被发现和研究。
近日,以色列魏茨曼科学研究所AssafGal等人介绍了颗石藻(coccolith)的研究。颗石藻是一种单细胞藻类,它们是由颗石藻形成的微米大小的方解石(CaCO3)单层,颗石藻在自身周围形成一个被称为颗石球的方解石壳,它由几十个颗石板组成。其相关工作以“Complexmorphologiesofbiogeniccrystalsemergefromanisotropicgrowthofsymmetry-relatedfacets”为题发表在《Science》上。
基于此,波兰罗兹理工大学JolantaPrywer在《Science》上发表题为“Thefascinatingworldofbiogeniccrystals”的评述。
生物形成晶体的习性——定义为晶体特有的外观——具有令人惊叹的多样性。它们的范围从简单的规则棱柱晶体,到球状聚集体,再到带有尖点的单针。以在多个植物科中发现的草酸钙[CaC2O4·(H2O)x]晶体为例,它们的习性和在特定植物组织中的存在决定了它们的功能。例如,在叶子中发现的针状晶体可能起到防御食草动物的作用,有时这些针叶上有凹槽,可以帮助将*素运输到植物被咬的部位。
生物晶体也可以用来帮助管理营养和生长。例如,在植物中发现的草酸钙晶体,被认为是钙的储存库,以维持适当的离子平衡。同样的晶体也可以用来帮助控制潜在有*物质(如草酸)的溶解度水平。
图1.生物结晶,如由单细胞藻类形成的颗石藻(如图所示),在许多生物过程中发挥着重要作用。图片来源:NANOCREATIVE/SCIENCESOURCE
生物晶体还有其他可能更奇特的用途。例如,趋磁细菌在其细胞内膜囊泡中产生纳米大小的磁性晶体,以帮助它们利用地球磁场定位自己,并导航到有利于它们生存的特定水生环境。这些晶体的磁性已经被用来研究其潜在的应用,例如在癌症治疗中精确的给药。
图2.黑豹变色龙的颜色变化和虹膜类型。图片来源:DOI:10./n