Щедро одарила природа жемчуг чудесными свойствами. Этот красивый самоцвет в естественном виде и прошедший через умелые руки художника доставляет огромное эстетическое наслаждение.

Следует подчеркнуть, что именно возросший интерес к жемчугу и другим биогенным минералам привел к выделению из минералогии особого направления — биологической минералогии, главная задача которой — расшифровка истории зарождения, роста и изменения минеральных продуктов живой природы.

Структура, форма, состав и многие свойства жемчуга зависят от условий его формирования в организме моллюска. Применение последних достижений минералогии, биологии, физики и химии (современной кристаллохимии, оптической и люминесцентной спектроскопии, электронной микроскопии, электронно-зондовых исследований, рентгеновского, рентгенофлюоресцентного, нейтронно-активационного и изотопного анализов, метода окрашивания и др.) для изучения этих условий позволяет сделать вывод о весьма сложном строении жемчуга и перейти от качественных характеристик к количественным параметрам процесса жемчугообразования и получению жемчуга с заданными свойствами.

Жемчуг — материал больших, еще не познанных до конца возможностей. Особенно большие перспективы открываются при его культивировании.

Работы по культивированию жемчуга в нашей стране проводились еще в конце 20-х — начале 30-х годов. В 1929 г. экспедиция под руководством И. В. Гуттуева провела подсадку песчинок в 600 раковин на одной из рек Северо-Запада СССР. В 1930 г. подобная операция была произведена на 8000 жемчужниц. Раковины с внедренными в них телами специально метились. Однако, как показал вылов 700 меченых раковин в 1936 г., эта операция не дала ожидаемых результатов: в раковинах оказались только жемчужные наросты. Это объяснялось тем, что тело внедрялось не между мягкими тканями моллюска, а между мантией и стенкой раковины.

Образование жемчуга — сложный биохимический процесс, регулируемый многими факторами, которые по мере изучения жемчуга новейшими методами все более детализируются. Биогенное кристаллообразование осуществляет органическая матрица. Биохимическим составом матрицы определяется кристаллизация карбоната кальция в форме кальцита или арагонита в точках, где наиболее полно проявляется сродство между органическим и минеральным компонентами. Отсюда вытекает насущная необходимость изучения матрицы на молекулярном уровне с привлечением современных методов биологических исследований, включающих выяснение роли и значения многих клеток в организме, раскрытие механизма сложнейших внеклеточных превращений и процессов обмена веществ. Сочетание гистохимических исследований с электронномикроскопическими даст возможность глубже проникнуть в сложные процессы жизнедеятельности клетки.

Дальнейшего изучения требует выяснение условий роста жемчуга в организме моллюска. Установлено, что рост арагонита жемчуга происходит по законам роста кристаллов. Минеральной средой является экстрапаллиальная (полостная) жидкость, создаваемая моллюском. Из нее обособляются агрегаты кристаллов арагонита с упорядоченным и неупорядоченным строением, что связано с закономерным и незакономерным расположением зародышей кристаллов, одновременным и разновременным их ростом. Заметим, что выращивание жемчуга ставит своей целью получение жемчужин с правильной ориентировкой призматических и пластинчатых кристаллов арагонита. Такие жемчужины характеризуются и наилучшими механическими свойствами.

Заметно снижает качество жемчуга наличие в нем полостей, выполненных друзами-щетками кристаллов арагонита, сформировавшихся в разное время. В отличие от обычных кристаллов срастание биогенных кристаллов в агрегат происходит с участием разграничивающих их органических пленок, связанных с матрицей. Эти пленки представляют собой проницаемые клеточные мембраны; по ним происходит транспортировка веществ, необходимых для роста кристаллов. Нарушение строения и функций мембран влияет на форму растущих кристаллов арагонита.

Строение и форма жемчужины отражают последовательные стадии ее роста в «жемчужном» мешке. Они контролируются двумя главными факторами: скоростью кристаллизации арагонита и симметрией окружающей их среды.

Отложение вещества жемчуга зависит от многих причин и происходит ритмически. Жемчуг лучшего качества образуется при медленной кристаллизации. При этом предпочтительнее возникают пластинчатые кристаллики арагонита, создающие перламутровую оболочку жемчужины. Увеличиваясь в размерах, они приобретают почти гексагональную форму, а затем сливаются в сплошную массу. Несомненно, что скорость и морфология выпадающих из раствора кристаллов арагонита в какой-то степени определяется примесью некоторых химических элементов в минералообразующей среде. Имеющиеся в литературе данные по механизму роста культивированного жемчуга позволяют предположить, что одним из таких элементов может быть марганец. Главным концентратором химических элементов в жемчуге является органическое вещество. Подмечено, что если увеличивается содержание химического элемента в воде, то же происходит не только в раковине, но и в жемчуге.

На форму жемчужины влияет симметрия среды — пространства, окружающего растущую жемчужину. Наилучшая (круглая) жемчужина образуется в «жемчужном» мешке тогда, когда степень свободы ее роста будет одинакова во всех направлениях (среда имеет симметрию шара). Недооценка этого фактора на начальных этапах выращивания жемчуга привела к тому, что образовавшиеся жемчужины имели форму, сильно отличающуюся от круглой.

С особым состоянием минералообразующей среды связано вращение кристаллов арагонита вдоль длинной оси в процессе роста. Это явление, отмеченное лишь для кристаллов арагонита природного жемчуга, видимо, связано с неблагоприятными условиями жизни моллюска. Оказывается, что скрученные кристаллы арагонита облегчают доступ питающих растворов к жемчужине и к тому же обусловливают весьма высокую ее прочность. Отметим, что скрученную форму имеют и выделительные клетки «жемчужного» мешка.

Зарождение жемчужины и ее дальнейший рост — процесс, сильно зависящий от условий жизнедеятельности моллюска. Поэтому жемчуг отличается от перламутра не только расположением слоев органического вещество (слои в жемчуге располагаются концентрически, а в перламутре — параллельно), но и более сложным составом. Особенно сложен состав пресноводного жемчуга, что является своеобразной реакцией моллюска на резкую смену климатических условий. Неодинаковыми условиями объясняются рост и размеры жемчуга: пресноводные жемчужины растут медленнее и достигают меньших размеров по сравнению с морскими жемчужинами. Отложение жемчужины в организме моллюска обычно влияет на форму раковины. Это особый поисковый признак, которым издавна пользуются искатели жемчуга.

Жемчуг, как и другие самоцветы органического происхождения, в неблагоприятных условиях теряет свои полезные свойства. Это обстоятельство необходимо учитывать всем, кто работает с жемчугом. Незначительные изменения жемчуга (пожелтение, потеря блеска) могут происходить еще в раковине. Они обусловлены плохими условиями обитания моллюска, избирательным поглощением им из воды некоторых химических элементов и другими факторами. Более значительные изменения происходят с жемчугом после извлечения его из раковины. Их следует связывать с поверхностным разложением, в первую очередь с обезвоживанием органического вещества, скрепляющего кристаллы арагонита в компактный агрегат. Вследствие этого агрегат жемчуга теряет связанность и постепенно разрушается вплоть до пылеватого состояния. Так жемчуг «стареет» и медленно «умирает». Речной и морской жемчуг изменяются по-разному, первый более долговечен.

Существенные изменения происходят с жемчугом при переходе его в ископаемое состояние. Такие случаи весьма редки и выяснены только в самых общих чертах. В ископаемом жемчуге разрушается органическая матрица, однако агрегат кристаллов не рассыпается, а цементируется в компактный агрегат. Количественно и качественно это явление в различных жемчужинах выражено неодинаково и зависит от индивидуальных их особенностей, характера вмешающих осадков и времени захоронения, исчисляемого десятками и даже первыми сотнями миллионов лет. Важная особенность ископаемого жемчуга состоит в самопроизвольной упорядоченности структуры вещества жемчуга, что заметно повышает ее сопротивление действию агентов внешней среды.

Заканчивая книгу о жемчуге, следует подчеркнуть большое значение минеральных продуктов живой природы в жизни человека. До самого последнего времени эти продукты не привлекли к себе внимания широкого круга исследователей. Мало они изучены в минералогическом отношении. Между тем минералогия оказывает неоценимую помощь в выяснении природы неорганического (минерального) и органического мира. Минерал в современном понимании не только физическое тело, химическое соединение с плотной упаковкой закономерно расположенных атомов, но и сложная система, тесно связанная с окружающей средой. Минералогия располагает необходимым теоретическим аппаратом, современными методами и новейшим оборудованием, вполне достаточным для исследования как обычных минералов, так и минеральных объектов живой природы.

Зарождение, рост и изменение биогенных кристаллов происходит в живом организме. Отсюда насущная необходимость тщательного изучения этих кристаллов и процессов, их порождающих, силами современной биологической науки. Между тем отсутствие должных контактов между специалистами минералогического и биологического профилей не позволяет полно проинтерпретировать полученные данные, дать им оценку и наметить пути дальнейшего исследования. Тесно примыкает к этой проблеме вопрос об участии живых организмов в формировании месторождений полезных ископаемых.

В нашей стране большой объем работ в области биологической минералогии проведен в последнее время А. А. Кораго и С. Н. Голубевым. За рубежом такие исследования интенсивно ведутся в Японии, а также и Швеции, Бельгии, Швейцарии, США, ФРГ и в других странах. Актуальными остаются вопросы биологии и минералогии жемчуга, минералогии и кристаллографии арагонита, поиски новых путей выращивания жемчуга, дальнейшее усовершенствование методов идентификации природных и культивированных жемчужин. Решение этих вопросов позволит глубже проникнуть в сущность жемчуга — одного из интереснейших образований природы.