De schelpen van levende wezens, zoals de schelp van deze nautilus, zijn zelfgemaakte constructies van microscopische kristallen. In tegenstelling tot minerale kristallen met hun kenmerkende rechte lijnen, hoekige vormen en platte gezichten, heeft het leven buitengewone stukken architectuur met doorlopende krommingen kunnen bouwen.
Dit zijn biominerale structuren, fascinerend zowel voor hun schoonheid als voor de verschillende functies die deze organismen vervullen: lenzen om te zien, tanden om op te kauwen, skeletten om zichzelf te beschermen, sensoren om te navigeren...
Weet u welke mineralen het meest gebruikt worden door levende organismen? Heb je je ooit afgevraagd hoe levende wezens hun minerale structuren maken? Wist je dat ingenieurs het leven proberen na te bootsen om nieuwe materialen te maken?
U weet ongetwijfeld wat mineralen zijn. En hebt gehoord van saffieren en smaragden, van diamanten en robijnen. En van zilver en goud. En misschien ook van pyriet, kwarts en veldspaat. Dit zijn allemaal mineralen waar Moeder Natuur giften van maakt, gevormd uit gesmolten magma, hydrothermische dampen in de diepte of in het water van meren en oceanen.
Maar je zou verbaasd kunnen zijn als je weet dat een andere drijvende kracht achter het genereren van mineralen het leven zelf is. Levende organismen uit de vijf koninkrijken zijn in staat om mineralen te maken, waarvan 80% kristallijn is, de rest amorf. Welke mineralen? Wel, de carbonaten - de meest voorkomende biomineralen - zoals schelpen, parels en koralen van weekdieren; de fosfaten, zoals de skeletten van zoogdieren en vogels; silica, zoals in de mooie diatomeeën of in sponzen; ijzeroxiden zoals sommige bacteriën; maar ook halogeniden, sulfaten, citraten, oxalaten, enzovoorts, tot wel zestig verschillende mineraalsoorten. Ze worden allemaal biomineralen genoemd en het proces om ze te creëren wordt biomineralisatie genoemd.
In veel gevallen dienen biominerale structuren als bescherming, zoals bij de schelpen van weekdieren, of als verdediging, zoals bij de stekels van zee-egels, of als ondersteuning, bijvoorbeeld bij inwendige en uitwendige skeletten. Andere veel voorkomende toepassingen die levende organismen aan kristallen geven zijn: het maken van hard gereedschap, zoals tanden, of sensoren zoals de "kompassen" van magnetiet van sommige micro-organismen, of de calciet otolieten van gewervelde dieren die ons in staat stellen om ons evenwicht te bewaren.
Het meest eigenaardige kenmerk van biominerale structuren is dat ze de externe symmetrie die normaal is voor kristalvormen, waarin de rechte lijn domineert, niet behouden. De morfologie van de biominerale structuren is de curve, zoals die van de prachtige schelp van de Nautilus die dit affiche illustreert, of die van de abalone schelp of die van de olijf; zoals de stille schoonheid van de skeletten van micro-organismen die Ernst Haeckel honderd jaar geleden heeft geïllustreerd.
Biomineralen breken de kristallografische symmetrie omdat hun schelpen niet door één maar door duizenden kleine kristallieten worden gemaakt, waarvan de kern, de groei en de oriëntatie perfect door het organisme worden gecontroleerd.
Rechts de structuur van het parelmoer van de abalone schelp die zich links bevindt. Deze structuur in latten van aragoniet is niet alleen verantwoordelijk voor de prachtige parelmoerkleuren, maar ook voor de grote breukbestendigheid van de schelp.
Hoe werd een dergelijke controle uitgevoerd? Door gebruik te maken van eiwitten, koolhydraten of lipiden die fungeren als inductoren en regelaars van de nucleatie en oriëntatie van de kristallen, en zelfs van de minerale fase. Maar we weten weinig meer over hoe ze dat met zo'n ongelooflijke precisie kunnen doen. En we willen graag weten hoe, want biominerale structuren hebben duizenden keren betere mechanische eigenschappen dan dezelfde mineralen die anorganisch worden geproduceerd. En organismen maken ze veel zuiniger in energie en schoner. De studies die worden uitgevoerd door onderzoekers die ervan dromen te ontdekken hoe het leven in staat is zulke fascinerende structuren als de Nautilus te creëren en ze in het laboratorium en in fabrieken na te bootsen, worden Biomimetica genoemd.
Er is voorgesteld om bij de restauratie van monumenten gebruik te maken van biomineraliserende micro-organismen.
De natuur creëert nanomaterialen voor biomineralisatie. Wetenschappers onderzoeken hoe organismen nanokompassen produceren die gebruik maken van bacteriën en andere processen die aanleiding geven tot nanokristallen om extreem hoogwaardige keramische materialen te produceren.
Parels zijn de enige edelstenen die door levende dieren worden gemaakt. Het oudste bekende gebruik van parels in juwelen werd gevonden in een sarcofaag van een Perzische prinses die stierf in 520 v. Chr. Tegenwoordig worden bijna alle parels die in juwelen worden gebruikt, gekweekt.
Het oplossen van atmosferische CO2 in zeewater verhoogt de pH van de oceanen. Door de verzuring van de zee door door de mens geproduceerde kooldioxide is de pH van de oceaan sinds het begin van het industriële tijdperk met 0,1 eenheden gedaald en zal naar verwachting in de komende jaren 0,3 of 0,5 eenheden bereiken. Dit zou een enorme impact kunnen hebben op koraalriffen en op alle levende wezens met structuren die gemineraliseerd zijn uit carbonaat, door het verminderen van de verzadiging ten opzichte van aragoniet, wat het duurder maakt voor organismen om hun skeletten te produceren.
De tanden van de zee-egel worden gevormd door georiënteerde kristallen van calciumcarbonaat, en hadden al de aandacht van Aristoteles getrokken in 343 BCE, toen hij erover schreef. Zijn naam is verbonden gebleven met de "kaak" van zee-egels, die we "Aristoteles' Lantaarn" noemen.
karaf, whiskykaraf, whiskey karaf, kristallen karaf, wijnkaraffen, wijnkaraf, kristal karaf, decanteer karaf, whiskey karaf kristal, kristal karaf, glazen karaf, karaf graveren, champagneglazen, whisky glazen, whiskey glazen.
