珊瑚骨骼矿化和生物学关系获揭示

中国科学院广州地球化学研究所副研究员何妙洪/研究员韦刚健等科研人员在国家自然科学基金等项目的资助下，首次揭示滨珊瑚骨骼微结构的三维空间分布及其相关的矿物学、有机和水组成。相关成果近日发表在《美国矿物学家》（American Mineralogist）。

珊瑚骨骼的二维拉曼成像。研究团队供图

生物成矿形成了地球上非常壮观的珊瑚礁，而珊瑚礁是高分辨率记录过去环境气候演变的重要载体。理解珊瑚的矿化过程有助于深入理解珊瑚礁的生长、探究其对日益恶化环境的响应以及精确重建古环境等。虽然前人对珊瑚的矿化开展了一些研究，但截至目前，关于其生物矿化本质机理还未被完全厘清。理解珊瑚矿化首先需要了解其微结构及其相关的生长特征。

珊瑚骨骼由钙化中心和纤维（fiber）两种微结构构成，其中，骨骼微结构虽然仅占了骨骼的~3%，并埋藏于纤维内部，但是决定着珊瑚骨骼的整体构造，并且是纤维结构结晶的晶核位点，因此其是珊瑚骨骼形成的根基。然而骨骼微结构因为直径非常小（<10 μm），并且埋藏骨骼内部，因此关于其性质、生长和化学组成的研究是非常具有挑战的，特别是骨骼微结构在骨骼空间分布、生长目前还未清楚，而这是揭示珊瑚微结构和生物作用在矿化过程的关键。

骨骼的光学显微成像。研究团队供图

针对该科学问题，研究人员结合拉曼光谱二维、三维成像和光学成像方法对经过严格处理的滨珊瑚骨骼进行研究，首次揭示骨骼微结构的三维空间分布及其相关的矿物学、有机和水组成，综合这些特征可进一步诠释其微结构的空间生长特征及其可能的形成过程，最后提出了滨珊瑚骨骼微结构形成机理是通过分开的钙化细胞及其相关的细胞活动来驱动的矿化模型。

该研究厘清了珊瑚骨骼矿化和生物学关系，有助于更好地保护和应用珊瑚礁。

珊瑚骨骼的三维拉曼成像。研究团队供图

相关论文信息：https://doi.org/10.2138/am-2023-9134