জৈবখনিজায়ন

জৈবখনিজায়ন, যাকে জৈব খনিজকরণও বলা হয়, হলো এমন একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে জীবন্ত জীব খনিজ পদার্থ উৎপাদন করে,  যার ফলে অধিকাংশ ক্ষেত্রে জীবের খনিজযুক্ত টিস্যু শক্ত বা আংশিক শক্ত হয়ে যায়। ছয়টি শ্রেণিবিন্যাসকৃত রাজ্যের প্রত্যেকটিতেই এমন কিছু সদস্য রয়েছে যারা খনিজ গঠন করতে পারে এবং এসব জীবে ৬০টিরও বেশি বিভিন্ন খনিজ শনাক্ত করা হয়েছে।    উদাহরণস্বরূপ বলা যায়, শৈবাল এবং ডায়াটমে সিলিকেট, অমেরুদণ্ডী প্রাণীতে কার্বনেট এবং মেরুদণ্ডী প্রাণীতে ক্যালসিয়াম ফসফেট এবং কার্বনেট নামক খনিজ। এসব খনিজ স্তন্যপায়ী প্রাণী কিংবা পাখিদের খোলস বা হাড়ের মতো কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য তৈরিতে অংশ নেয়।

গত প্রায় ৫৫ কোটি বছর ধরে এ ধরনের জীব খনিজায়িত কঙ্কাল উৎপন্ন করে আসছে। ক্যালসিয়াম কার্বনেট এবং ক্যালসিয়াম ফসফেট সাধারণত স্ফটিকবিশিষ্ট হয়, তবে সিলিকা জীব (যেমন স্পঞ্জ বা ডায়াটম) সর্বদা স্ফটিকবিহীন খনিজ। এছাড়াও রয়েছে তামা, লোহা বা স্বর্ণের খনিজ যেখানে ব্যাকটেরিয়া জড়িত। জৈবিকভাবে গঠিত খনিজগুলো বিশেষ কাজে ব্যবহার করা হয়ে থাকে, যেমন- চৌম্বকীয় ব্যাকটেরিয়ায় চৌম্বকীয় সেন্সর (Fe 3 O 4 ), অভিকর্ষ-সংবেদনশীল যন্ত্র (CaCO 3, CaSO 4, BaSO 4 ) এবং লৌহ সঞ্চয় এবং গতিশীলকরণ (ফেরিটিন প্রোটিনে Fe 2 O 3 •H 2 O)।

শ্রেণিবিন্যাসগত বন্টনের দিক থেকে, সবচেয়ে সাধারণ জৈব খনিজ পদার্থ হলো ক্যালসিয়ামের ফসফেট এবং কার্বনেট লবণ যা হাড় এবং খোলসকে কাঠামোগত সহায়তা দেয়। এসব ক্ষেত্রে উক্ত খনিজের সাথে কোলাজেন বা কাইটিন জাতীয় জৈব পলিমারও যুক্ত থাকে।  এসব জৈব যৌগিক পদার্থের গঠন ন্যানোমিটার থেকে ম্যাক্রোস্কোপিক স্তর পর্যন্ত অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত থাকে, যার ফলে যে জটিল কাঠামো গঠিত হয়, তা বহুমুখী বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন হয়ে থাকে। যেহেতু খনিজ বৃদ্ধির উপর এই নিয়ন্ত্রণ প্রকৌশলবিদ্যায় উপযুক্ত এবং কাঙ্ক্ষিত, সেহেতু জৈবিকভাবে নিয়ন্ত্রিত এই জৈব খনিজায়নের প্রক্রিয়া বুঝার এবং পরিষ্কার ব্যাখ্যা করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।  

 জীবের ভূমিকা 

প্রাণীদের মধ্যে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট, ক্যালসিয়াম ফসফেট, অথবা সিলিকা দ্বারা গঠিত জৈব খনিজ পদার্থ বিভিন্ন রকমের ভূমিকা পালন করে থাকে যেমন সহায়তা, প্রতিরক্ষা এবং খাদ্যগ্রহণ। 

যদি অতিকোষীয় স্কেলে উপস্থিত থাকে, তাহলে জৈবখনিজ পদার্থ সাধারণত একটি পৃথক অঙ্গ দ্বারা সঞ্চিত হয়, যা ভ্রূণ বিকাশের খুব প্রাথমিক পর্যায়ে সংজ্ঞায়িত। এই অঙ্গটিতে একটি জৈব ম্যাট্রিক্স থাকবে যা স্ফটিক সঞ্চয়ে সহযোগিতা এবং নির্দেশনা দেয়।  ম্যাট্রিক্সটি কোলাজেন হতে পারে, যেমন ডিউটারোস্টোমে,  অথবা কাইটিন বা অন্যান্য পলিস্যাকারাইডের উপর ভিত্তি করে হতে পারে, যেমন মোলাস্কে । 

 মোলাস্ক জীবে 

থাম্ব|বিভিন্ন ধরণের মোলাস্ক খোলস
মোলাস্ক খোলস হলো একটি জৈব যৌগিক উপাদান যা এর অস্বাভাবিক বৈশিষ্ট্য এবং জৈবখনিজায়নের জন্য আদর্শ রূপের কারণে প্রকৌশলবিজ্ঞানে অনেক আগ্রহের বিষয় হয়ে দাঁড়িয়েছে। মোলাস্কীয় খোলসে ভর অনুসারে ৯৫-৯৯% ক্যালসিয়াম কার্বনেট থাকে, বাকি ১-৫% জৈব উপাদান থাকে। ফলে উৎপন্ন হওয়া যৌগিক পদার্থের ফ্র্যাকচার টাফনেস সাধারণ স্ফটিকের তুলনায় প্রায় ৩০০০ গুণ বেশি।  মোলাস্ক খোলসের জৈবখনিজায়নে, বিশেষায়িত কিছু প্রোটিন স্ফটিক নিউক্লিয়েশন, পর্যায়, অঙ্গসংস্থান এবং বৃদ্ধির গতিবিদ্যা মত প্রক্রিয়া পরিচালনার জন্য দায়ী এবং শেষ পর্যন্ত খোলসটিকে তার অনন্য যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করে। মোলাস্ক খোলস একত্রীকরণ এবং এর কাঠামো থেকে পাওয়া জৈবিক অনুকরণ নীতির প্রয়োগ উন্নত আলোকীয়, ইলেকট্রনিক বা কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন  নতুন যৌগিক উপকরণ তৈরিতে সহায়তা করতে পারে।[ তথ্যসূত্র প্রয়োজন ]

মোলাস্কের খোলসে সবচেয়ে বেশি বর্ণিত বিন্যাসটি হলো নেকার (nacre), যা বড় আকারের খোলস যেমন Pinna বা পার্ল অয়েস্টারে (Pinctada) দেখা যায়। স্তরগুলোর গঠনগত কাঠামোই শুধু ভিন্ন নয়, তাদের খনিজবিদ্যা এবং রাসায়নিক সংযোজনও ভিন্ন। উভয় ক্ষেত্রেই জৈব উপাদান (প্রোটিন, শর্করা এবং লিপিড) উপস্থিত থাকে, এবং এই জৈব উপাদানগুলো স্তর ও প্রজাতিভেদে বৈশিষ্ট্যপূর্ণ হয়ে থাকে। মোলাস্কের খোলসের গঠন ও বিন্যাস বৈচিত্র্যময় হলেও, তাদের কিছু সাধারণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে। যেমন- খোলসের প্রধান অংশ স্ফটিকজাত ক্যালসিয়াম কার্বোনেট (আরাগোনাইট, ক্যালসাইট) দ্বারা গঠিত। যদিও কিছু অনিয়তাকার ক্যালসিয়াম কার্বোনেটও থাকে; এবং তারা স্ফটিকের মতো আচরণ করলেও কখনোই কোণ ও ফ্যাসেট বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে না।

 ছত্রাকে 

ছত্রাক হলো ইউক্যারিওটিক ডোমেইনের অন্তর্গত জীবজগতের একটি বৈচিত্র্যময় দল। ভূতাত্ত্বিক প্রক্রিয়ায় তাদের গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা নিয়ে করা গবেষণা, “ভূছত্রাকবিদ্যা”, দেখিয়েছে যে ছত্রাক জৈবখনিজায়ন, বায়োডিগ্রেডেশন এবং ধাতু–ছত্রাক পারস্পরিক ক্রিয়ার সঙ্গে জড়িত।

ছত্রাকের জৈবখনিজায়নে ভূমিকা অধ্যয়নের সময় দেখা গেছে যে, ছত্রাক একটি জৈব ম্যাট্রিক্সের সহায়তায় খনিজ সঞ্চয় করে। যেমন কোনো প্রোটিন, যা জৈবখনিজের বৃদ্ধির জন্য একটি নিউক্লিয়েশন সাইট সরবরাহ করে। ছত্রাকের বৃদ্ধি তামা-ধারক খনিজের একটি অবক্ষেপ উৎপন্ন করতে পারে, যেমন কপার কার্বোনেট, যা (NH4)2CO3 এবং CuCl2-এর মিশ্রণ থেকে উৎপন্ন হয়। এই কপার কার্বোনেটের উৎপাদন ঘটে ছত্রাক দ্বারা তৈরি ও নিঃসৃত প্রোটিনের উপস্থিতিতে। বহিঃকোষীয়ভাবে পাওয়া ছত্রাকীয় এই প্রোটিনগুলো ছত্রাক দ্বারা অধঃক্ষেপিত কার্বোনেট খনিজ-এর আকার ও রূপগত বৈশিষ্ট্যে প্রদানে সহায়তা করে।

কার্বোনেট খনিজ অধঃক্ষেপণের পাশাপাশি, ছত্রাক জৈব ফসফরাস-এর উপস্থিতিতে ইউরেনিয়াম-ধারক ফসফেট জৈবখনিজও অধঃক্ষেপিত করতে পারে, যা এই প্রক্রিয়ার জন্য একটি সাবস্ট্রেট হিসেবে কাজ করে। ছত্রাক একটি হাইফাল ম্যাট্রিক্স উৎপন্ন করে, যা মাইসেলিয়াম নামেও পরিচিত এবং যা অধঃক্ষেপিত ইউরেনিয়াম খনিজকে স্থানীয়করণ করে ও সঞ্চিত করে। যদিও ইউরেনিয়ামকে প্রায়ই জীবিত জীবের জন্য বিষাক্ত বলে মনে করা হয়, তবুও কিছু ছত্রাক যেমন Aspergillus niger এবং Paecilomyces javanicus এটি সহ্য করতে পারে।

যদিও ছত্রাক দ্বারা খনিজ উৎপন্ন হতে পারে, আবার সেগুলো ক্ষয়প্রাপ্তও হতে পারে। প্রধানত অক্সালিক অ্যাসিড উৎপাদনকারী ছত্রাকীয় স্ট্রেইনের মাধ্যমে এসব ক্ষয় হয়। গ্লুকোজ-এর উপস্থিতিতে নিম্নোক্ত তিনটি জৈব অ্যাসিড উৎপাদনকারী ছত্রাকের ক্ষেত্রে অক্সালিক অ্যাসিড উৎপাদন বৃদ্ধি পায়: Aspergillus niger, Serpula himantioides, এবং Trametes versicolor। এই ছত্রাকগুলো অ্যাপাটাইট এবং গ্যালেনা নামক খনিজ ক্ষয় করতে সক্ষম বলে গবেষণায় পাওয়া গেছে। ছত্রাক দ্বারা খনিজ ক্ষয় একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সম্পন্ন হয়, যা নিয়োজেনেসিস (neogenesis) নামে পরিচিত। অধ্যয়নকৃত ছত্রাকগুলোর মধ্যে অক্সালিক অ্যাসিড নিঃসরণের মাত্রা সর্বাধিক থেকে সর্বনিম্ন ক্রমে হলো: Aspergillus niger, এরপর Serpula himantioides এবং সর্বশেষে Trametes versicolor।

 ব্যাকটেরিয়াতে 
ব্যাকটেরিয়াতে জৈব খনিজ পদার্থের উদ্দেশ্য কী তা এখনো স্পষ্ট নয়। একটি অনুমান হলো যে, কোষগুলো তাদের নিজস্ব বিপাকীয় উপজাত দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত বা সমাহিত হওয়া এড়াতে এগুলো তৈরি করে থাকে। আয়রন অক্সাইড কণা তাদের বিপাকীয় হার বৃদ্ধি করতে পারে। 

অন্যান্য ভূমিকা

জৈবখনিজায়ন জৈবভূরাসায়নিক চক্রে যেমন কার্বন সিংকে অবদানের পাশাপাশি পৃথিবীর ভূতাত্ত্বিক গঠনে গুরুত্বপূর্ণ বৈশ্বিক ভূমিকা পালন করে।

প্রকারভেদ
খনিজায়নকে নিম্নলিখিত বিষয়গুলোর উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন শ্রেণিতে ভাগ করা যায়: খনিজ গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় রাসায়নিক পরিবেশ সৃষ্টি করে এমন জীব বা প্রক্রিয়া, খনিজ অধঃক্ষেপণের স্থানে সাবস্ট্রেটের উৎস এবং স্ফটিকের আকৃতি, গঠন ও বৃদ্ধির উপর সাবস্ট্রেটের নিয়ন্ত্রণের মাত্রা। এই উপশ্রেণিগুলোর মধ্যে রয়েছে জীব নিয়ন্ত্রিত খনিজায়ন, জীব প্রভাবিত খনিজায়ন এবং অজৈবখনিজায়ন, যেগুলোকে আরও ভাগ করা যেতে পারে। তবে বৈজ্ঞানিক প্রবন্ধে এসব পরিভাষার ব্যবহার ব্যাপকভাবে ভিন্ন, কারণ এসবের কোনো আদর্শ সংজ্ঞা নেই। নিচের সংজ্ঞাগুলো মূলত ডুপরাজ ও অন্যান্য (২০০৯) কর্তৃক রচিত একটি প্রবন্ধের উপর ভিত্তি করে দেওয়া হয়েছে, যা এই পরিভাষাগুলোকে পার্থক্য করার একটি কাঠামোগত পথ প্রদান করেছে।

জীব নিয়ন্ত্রিত খনিজায়ন
এটি বায়োমিনারালাইজেশন এর পরিভাষা।  এটি ঘটে যখন স্ফটিকের আকৃতি, বৃদ্ধি, গঠন এবং অবস্থান সম্পূর্ণরূপে কোনো নির্দিষ্ট জীবের কোষীয় প্রক্রিয়া দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। উদাহরণ হিসেবে বলা যায় অমেরুদণ্ডী প্রাণীর খোলস, যেমন মোলাস্কা এবং ব্রাকিওপডদের খোলস উল্লেখ করা যায়। এছাড়াও, কোলাজেনের খনিজায়ন মেরুদণ্ডী প্রাণীর হাড়, তরুণাস্থি ও দাঁতের জন্য গুরুত্বপূর্ণ সংকোচন শক্তি প্রদান করে।

জীব প্রভাবিত খনিজায়ন
এটি অর্গানোমিনারালাইজেশন এর পরিভাষা। এই ধরনের খনিজায়নের মধ্যে জৈবিকভাবে প্ররোচিত খনিজায়ন এবং জৈবিকভাবে প্রভাবিত খনিজায়ন—উভয়ই অন্তর্ভুক্ত।

 জৈবিকভাবে প্ররোচিত খনিজায়ন তখন ঘটে যখন অণুজীবের (যেমন ব্যাকটেরিয়া) বিপাকীয় কার্যকলাপ খনিজ গঠনের জন্য অনুকূল রাসায়নিক পরিবেশ সৃষ্টি করে। খনিজ বৃদ্ধির সাবস্ট্রেট হলো অণুজীব সম্প্রদায় দ্বারা নিঃসৃত জৈব ম্যাট্রিক্স, যা স্ফটিকের আকৃতি ও গঠনকে প্রভাবিত করে। এই ধরনের খনিজায়নের উদাহরণ হিসেবে ক্যালকারিয়াস বা সিলিসিয়াস স্ট্রোমাটোলাইট এবং অন্যান্য মাইক্রোবিয়াল ম্যাট উল্লেখ করা যায়। জৈবিকভাবে প্ররোচিত খনিজায়নের আরও নির্দিষ্ট একটি ধরন, দূরবর্তী ক্যালসিফিকেশন বা দূরবর্তী খনিজায়ন, তখন ঘটে যখন ক্যালসিফাইং অণুজীব কোনো খোলস-নিঃসরণকারী জীবের মধ্যে অবস্থান করে এবং খোলস গঠনের এলাকার আশেপাশের রাসায়নিক পরিবেশ পরিবর্তন করে। এর ফলে এমন খনিজ গঠন হয় যা প্রাণী পোষকের কোষীয় প্রক্রিয়ার দ্বারা দৃঢ়ভাবে নিয়ন্ত্রিত নয় (অর্থাৎ, দূরবর্তী খনিজায়ন); এতে অস্বাভাবিক স্ফটিক আকৃতি সৃষ্টি হতে পারে।)
 জৈবিকভাবে প্রভাবিত খনিজায়ন তখন ঘটে যখন খনিজ গঠনের স্থানের আশেপাশের রাসায়নিক পরিবেশ অজৈব প্রক্রিয়ার (যেমন, বাষ্পীভবন বা বাষ্পমুক্তকরণ) দ্বারা প্রভাবিত হয়। তবে স্ফটিকের আকৃতি ও গঠনের জন্য দায়ী থাকে অণুজীব দ্বারা নিঃসৃত জৈব ম্যাট্রিক্স। উদাহরণ হিসেবে বিভিন্ন আকৃতির মাইক্রো থেকে ন্যানোমিটার স্কেলের স্ফটিক উল্লেখ করা যায়।

জৈবখনিজায়ন জীবাশ্মকরণের ফলেও ঘটতে পারে। আরও দেখুন ক্যালসিফিকেশন।

গঠন
বেশিরভাগ জৈবখনিজকে রাসায়নিক সংযোজনের ভিত্তিতে তিনটি পৃথক খনিজ শ্রেণির একটিতে গোষ্ঠীবদ্ধ করা যায়: সিলিকেট, কার্বনেট, অথবা ফসফেট।

সিলিকেট

সামুদ্রিক জৈবখনিজে সিলিকেট (কাচ) সাধারণ, যেখানে ডায়াটমরা পানি সংযোজিত অনিয়ত সিলিকা বা অপাল (opal) থেকে ফ্রাস্টুল তৈরি করে এবং রেডিওলারিয়া (radiolaria) পানি সংযোজিত অনিয়ত সিলিকা (opal) থেকে ক্যাপসুল তৈরি করে।

কার্বনেট
জৈবখনিজে প্রধান কার্বনেট হলো CaCO3। জৈবখনিজায়নে সবচেয়ে সাধারণ পলিমরফ হলো ক্যালসাইট (যেমন foraminifera, coccolithophores) এবং অ্যারাগোনাইট (যেমন corals), যদিও মেটাস্টেবল ভ্যাটারাইট (vaterite) এবং অনিয়ত ক্যালসিয়াম কার্বনেট (amorphous calcium carbonate)-ও গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে, হয় কাঠামোগতভাবে অথবা জৈবখনিজায়নের মধ্যবর্তী ধাপ হিসেবে। কিছু জৈবখনিজে এসব পর্যায়ের মিশ্রণ পৃথক, সুশৃঙ্খল কাঠামোগত উপাদানে থাকে (যেমন bivalve shells)। কার্বনেট বিশেষভাবে সামুদ্রিক পরিবেশে প্রচুর, তবে মিঠা পানি ও স্থলজ জীবেও উপস্থিত।

ফসফেট
সবচেয়ে সাধারণ জৈবজ ফসফেট হলো হাইড্রোক্সিঅ্যাপাটাইট বা hydroxyapatite (HA), একটি ক্যালসিয়াম ফসফেট (Ca10(PO4)6(OH)2) এবং অ্যাপাটাইট-এর একটি প্রাকৃতিকভাবে বিদ্যমান রূপ। এটি হাড়, দাঁত, এবং মাছের আঁইশ-এর একটি প্রধান উপাদান। হাড় মূলত কোলাজেন ম্যাট্রিক্সের মধ্যে ছড়িয়ে থাকা HA স্ফটিক দিয়ে তৈরি—হাড়ের ভরের ৬৫ থেকে ৭০% হলো HA। একইভাবে, দাঁতের ডেন্টিন এবং এনামেল-এর ভরের ৭০ থেকে ৮০% হলো HA। এনামেলে, HA-এর ম্যাট্রিক্স কোলাজেনের বদলে অ্যামিলোজেনিন বা amelogenins এবং এনামেলিন বা enamelins দ্বারা গঠিত। পুনঃখনিজায়নে বিখনিজায়িত বা ডিমিনারেলাইড এনামেলে খনিজ আয়ন পুনঃপ্রবেশ করানো হয়। দাঁতের এনামেলে হাইড্রোক্সিএপাটাইটই প্রধান খনিজ উপাদান। বিখনিজায়নের সময় হাইড্রোক্সিএপাটাইট থেকে ক্যালসিয়াম ও ফসফরাস আয়ন বেরিয়ে যায়। পুনঃখনিজায়নের সময় প্রবর্তিত খনিজ আয়নগুলো হাইড্রোক্সিএপাটাইট স্ফটিকের গঠন পুনরুদ্ধার করে।

পিকক ম্যান্টিস চিংড়ি বা peacock mantis shrimp-এর গদা-সদৃশ অঙ্গপ্রত্যঙ্গগুলো খনিজটির অত্যন্ত ঘন এক রূপ দিয়ে তৈরি, যার আপেক্ষিক শক্তি (specific strength) বেশি; এর ফলে সম্ভাব্য সংশ্লেষণ ও প্রকৌশলবিদ্যায় ব্যবহারের জন্য এটি নিয়ে গবেষণা করা হয়। তাদের ড্যাক্টিল অঙ্গপ্রত্যঙ্গের প্রভাবিত রোধ বাimpact resistance চমৎকার, কারণ আঘাতের অঞ্চলটি মূলত স্ফটিকীয় হাইড্রোক্সিএপাটাইট দিয়ে গঠিত, যা উল্লেখযোগ্য কঠোরতা প্রদান করে। আঘাত স্তরের নিচে পর্যায়ক্রমিক একটি স্তর থাকে যা কম ক্যালসিয়াম ও ফসফরাস উপাদানবিশিষ্ট হাইড্রোক্সিএপাটাইট দিয়ে গঠিত (ফলে মডুলাস অনেক কম হয়), এবং এটি নতুন ফাটলগুলোকে দিক বদলাতে বাধ্য করে ফাটল বৃদ্ধিকে দমন করে। এই পর্যায়ক্রমিক স্তরটি দুই স্তরের মধ্যে বৃহৎ মডুলাস পার্থক্যের কারণে শক্তি স্থানান্তরও কমায়, এমনকি আপতিত শক্তির কিছু অংশ প্রতিফলিতও করে।


 গঠন  জীবের উদাহরণ ক্যালসিয়াম কার্বনেট(ক্যালসাইট অথবা অ্যারাগোনাইট) ফোরামিনিফেরা বা Foraminifera
 কক্কোলিথোফোর বা Coccolithophore
 ক্যালকারিয়াস স্পঞ্জ স্পিকিউল বাCalcareous sponge spicules
 প্রবাল
 আর্কিওসাইথা বা Archaeocyatha
 ব্রায়োজোয়ান (Bryozoans)
 ব্রাকিওপড (Brachiopod) এবং মোলাস্ক খোলস
 একাইনোডার্মs
 সারপিউলিডি বা Serpulidaeসিলিকা(সিলিকেট/কাচ/অপাল) রেডিওলারিয়ান বা Radiolarian
 ডায়াটম
 বেশিরভাগ স্পঞ্জ স্পিকিউল
 উদ্ভিদে ফাইটোলিথ (Phytolith)অ্যাপাটাইট(ফসফেট খনিজসমূহ) এনামেল (মেরুদণ্ডীদের দাঁত)
 মেরুদণ্ডীদের হাড়
 কনোডন্ট বা Conodont
 লিঙ্গুলিফর্ম (Linguliform) ব্রাকিওপড খোলস

অন্যান্য খনিজ
এই প্রধান তিনটি শ্রেণির বাইরে, কম প্রচলিত আরও কিছু ধরনের জৈবখনিজ রয়েছে, যা সাধারণত নির্দিষ্ট ভৌত বৈশিষ্ট্যের প্রয়োজনে বা জীবের অস্বাভাবিক পরিবেশে বাস করার ফলে সৃষ্টি হয়। উদাহরণস্বরূপ, যে দাঁতগুলো মূলত শক্ত সাবস্ট্রেট ঘষে তুলে ফেলার কাজে ব্যবহৃত হয়, সেগুলো বিশেষভাবে কঠিন খনিজ দিয়ে শক্তিশালী করা হতে পারে, যেমন কাইটন বা chiton-এ লৌহ খনিজ ম্যাগনেটাইট অথবা লিম্পেট বা limpet-এ goethite। জলতাপীয় ভেন্টের কাছাকাছি বসবাসকারী গ্যাস্ট্রোপড মোলাস্কগুলো তাদের কার্বনেট খোলসকে লৌহ-সালফার খনিজ পাইরাইট বা pyrite এবং গ্রেইগাইট বা greigite দিয়ে শক্তিশালী করে। চৌম্বকীয় ব্যাকটেরিয়াও তলানিতে দিকনির্ণয় ও বণ্টনে সহায়তার জন্য চৌম্বকীয় লৌহ খনিজ ম্যাগনেটাইট এবং গ্রেইগাইট ব্যবহার করে ম্যাগনেটোসোম (magnetosome) তৈরি করে।

সেলেস্টাইন, সমুদ্রে সবচেয়ে ভারী খনিজ, স্ট্রনসিয়াম সালফেট দিয়ে গঠিত, SrSO4। খনিজটির নামকরণ হয়েছে এর স্ফটিকের কোমল নীল রঙের জন্য। প্ল্যাঙ্কটিক acantharean রেডিওলারিয়ানরা সেলেস্টাইন স্ফটিক খোলস তৈরি করে। সেলেস্টাইটের ঘনত্ব তাদের খোলসকে খনিজ ব্যালাস্ট বা mineral ballast হিসেবে কাজ করতে নিশ্চিত করে, ফলে দ্রুত পলি জমার মাধ্যমে বাথিপেলাজিক গভীরতায় নেমে যায়। আইসল্যান্ড বেসিন ও দক্ষিণ সমুদ্রে কিছু সময়ে অ্যাকানথারিয়ান সিস্টের উচ্চ বসতি-প্রবাহ (settling flux) পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে, যা মোট মহাকর্ষীয় জৈব কার্বন প্রবাহের অর্ধেক পর্যন্ত হতে পারে। 50px Material was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

বৈচিত্র্য

প্রকৃতিতে জৈবখনিজের বিস্তৃত এক বৈচিত্র্য রয়েছে, যা লৌহ অক্সাইড থেকে স্ট্রনসিয়াম সালফেট পর্যন্ত বিস্তৃত, এবং ক্যালকারিয়াস বা calcareous জৈবখনিজগুলো বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য। তবে শ্রেণিবিন্যাসগতভাবে (taxonomically) সবচেয়ে ব্যাপকভাবে বিস্তৃত জৈবখনিজ হলো সিলিকা (SiO2·nH2O), যা সকল সুকেন্দ্রিক সুপারগ্রুপেই উপস্থিত। তা সত্ত্বেও, সিলিকিফিকেশন-এর মাত্রা ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত ট্যাক্সার মধ্যেও ভিন্ন হতে পারে—অন্য জৈবখনিজের সঙ্গে যৌগিক কাঠামোয় উপস্থিত থাকা যেমন, লিম্পেট দাঁত; থেকে শুরু করে ছোটখাটো গঠন তৈরি করা যেমন, সিলিয়েট গ্র্যানিউল; অথবা জীবের প্রধান কাঠামোগত উপাদান হওয়া পর্যন্ত। সিলিসিফিকেশনের সবচেয়ে চরম মাত্রা ডায়াটমে দেখা যায়, যেখানে প্রায় সব প্রজাতিরই কোষপ্রাচীর গঠন ও কোষ বিভাজন সম্পন্ন করতে সিলিকনের প্রতি বাধ্যতামূলক প্রয়োজন রয়েছে। বায়োজিওকেমিক্যাল ও পরিবেশগত দিক থেকে, আধুনিক সামুদ্রিক বাস্তুতন্ত্রে ডায়াটম হলো সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সিলিসিফায়ার; রেডিওলারিয়ান (polycystine এবং phaeodarian rhizarians), silicoflagellates (dictyochophyte এবং chrysophyte stramenopiles), এবং sponge-দেরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রয়েছে। বিপরীতে, স্থলজ বাস্তুতন্ত্রে প্রধান সিলিসিফায়ার হলো স্থল উদ্ভিদ (embryophytes), এবং অন্যান্য সিলিসিফাইং গোষ্ঠী (যেমন, testate amoebae) তুলনামূলকভাবে ছোট ভূমিকা পালন করে।

সামগ্রিকভাবে, জৈবখনিজায়িত গঠনসমূহ বিবর্তিত হয় এবং বৈচিত্র্য লাভ করে যখন জৈবখনিজ উৎপাদনের শক্তিগত খরচ সমতুল্য কোনো জৈব কাঠামো উৎপাদনের ব্যয়ের চেয়ে কম হয়। সিলিসিক এসিড থেকে সিলিকা কাঠামো তৈরি করার শক্তিগত খরচ একই আয়তনের একটি জৈব কাঠামো থেকে তৈরির চেয়ে অনেক কম (≈লিগনিন-এর তুলনায় প্রায় ২০ গুণ কম বা সেলুলোজের মতো পলিস্যাকারাইডের তুলনায় ১০ গুণ কম)। বায়োজেনিক সিলিকা-র একটি কাঠামোগত মডেলের ভিত্তিতে, লবেল (Lobel) প্রমুখ (১৯৯৬) জৈব-রাসায়নিক মডেলিংয়ের মাধ্যমে সিলিকার নিউক্লিয়েশন ও বৃদ্ধির জন্য একটি কম-শক্তির বিক্রিয়া-পথ শনাক্ত করেন। জৈবখনিজায়িত কাঠামোর মধ্যে জৈব ও অজৈব উপাদানের সমন্বয় প্রায়শই কেবলমাত্র জৈব বা কেবলমাত্র অজৈব উপাদানের তুলনায় উন্নত বৈশিষ্ট্য সৃষ্টি করে। জৈবজ সিলিকার ক্ষেত্রে, এর ফলে আরও অনেক শক্তিশালী গঠন তৈরি হতে পারে—যেমন সিলিকাযুক্ত ডায়াটম ফ্রাস্টুল-এর একক ঘনত্ব-প্রতি শক্তি (strength per unit density) যেকোনো পরিচিত জৈব উপাদানের মধ্যে সর্বোচ্চ, অথবা স্পঞ্জ স্পিকিউল বিশুদ্ধ সিলিকা দিয়ে তৈরি সমতুল্য গঠনের তুলনায় বহু গুণ বেশি নমনীয়। ফলস্বরূপ, জৈবজ সিলিকা কাঠামো ব্যবহার হয় সমর্থন (support), আহার (feeding), শিকারী প্রতিরোধ (predation defense) এবং সিস্ট দেয়ালের উপাদান হিসেবে পরিবেশগত সুরক্ষায়। জৈবজ সিলিকার আলোক-সম্পর্কিত (optical) বৈশিষ্ট্যও উপকারী—আলো পরিবহন ও নিয়ন্ত্রণে—যা উদ্ভিদ থেকে শুরু করে, ডায়াটম, স্পঞ্জ, এবং মোলাস্ক পর্যন্ত নানান জীবগোষ্ঠীতে দেখা যায়। শামুক এবং উদ্ভিদে সিলিসিফিকেশনকে বিষমুক্তকরণ (detoxification) প্রতিক্রিয়া হিসেবেও ব্যবহারের প্রমাণ রয়েছে; এমনকি বায়োসিলিকাকে কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজের এনজাইমীয় কার্যকলাপের জন্য pH বাফার হিসেবে ভূমিকা রাখতে পারে বলে প্রস্তাব করা হয়েছে, যা সালোকসংশ্লেষের জন্য অজৈব কার্বন আহরণে সহায়তা করে।

এখনও কিছু প্রশ্নের সমাধান বাকি আছে—যেমন কেন কিছু জীব জৈবখনিজায়ন করে কিন্তু অন্যরা করে না, এবং পৃথিবীর ভূত্বকে সিলিকন এত প্রাচুর্যপূর্ণ (২৮%) হওয়া সত্ত্বেও সিলিকনের পাশাপাশি অন্য জৈবখনিজের এমন বৈচিত্র্য কেন রয়েছে। এই প্রশ্নগুলোর উত্তর নিহিত আছে জৈবখনিজায়ন ও ভূ-রসায়নের মধ্যে বিবর্তনীয় পারস্পরিক ক্রিয়ায় এবং এই গতিশীলতা থেকে উদ্ভূত প্রতিযোগিতামূলক পারস্পরিক ক্রিয়াগুলোর মাঝে। মৌলিকভাবে কোনো জীব সিলিকা উৎপাদন করে কি না, তা বিবর্তনীয় বিনিময়-সমঝোতা (trade-offs) এবং সিলিসিফায়ারদের নিজেদের মধ্যে, ও অসিলিসিফাইং জীবদের মধ্যে (যারা অন্যান্য জৈবখনিজ ব্যবহার করে এবং যারা একেবারেই খনিজায়ন করে না—উভয়ই) প্রতিযোগিতার সঙ্গে জড়িত। ফাইটোপ্লাংকটনের সম্পদ প্রতিযোগিতা নিয়ে গাণিতিক মডেল ও নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষা দেখিয়েছে যে নির্ধারিত মিডিয়ায় পুষ্টি-ভূমিকার ভিন্নতার ভিত্তিতে বিভিন্ন শৈবাল প্রজাতি আধিপত্য বিস্তার করতে পারে। এগুলো পরিবেশবিদ্যার মৌলিক গবেষণার অংশ। তবে, সামুদ্রিক বাস্তুতন্ত্রে জৈব ও অজৈব পারস্পরিক ক্রিয়ার জটিল সমাহারে টিকে থাকা বিপুল বৈচিত্র্যের জীবসমূহ এমন ন্যূনতম মডেল ও পরীক্ষামূলক নকশার জন্য চ্যালেঞ্জ, কারণ সেগুলোর প্যারামিটারায়ন এবং সম্ভাব্য সমন্বয়ের সীমাবদ্ধতা (ক্রমশ) সেগুলোর ওপর ভিত্তি করে গঠিত ব্যাখ্যাগুলোকেও সীমিত করে।

বিবর্তন 
জৈবখনিজায়নের প্রথম প্রমাণ পাওয়া যায় প্রায়  সময়ের, এবং স্পঞ্জ-স্তরের জীবগুলো হয়তো  সময় ক্যালসাইট কঙ্কাল গঠন করেছিল। তবে অধিকাংশ বংশধারায় (lineages) জৈবখনিজায়ন প্রথম ঘটে ক্যামব্রিয়ান বা অর্ডোভিসিয়ান যুগে। জীবগুলো যে সময়ে তারা জৈবখনিজায়িত হলো, সেই সময় পানি কলামে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের যে রূপটি বেশি স্থিতিশীল ছিল, তারা সেটিই ব্যবহার করেছিল, এবং তাদের জৈব ইতিহাসের অবশিষ্ট অংশজুড়ে সেই রূপটিতেই স্থির থেকেছে (তবে আরও বিস্তারিত বিশ্লেষণের জন্য দেখুন)। এই স্থিতিশীলতা নির্ভর করে সমুদ্রের পানির Ca/Mg অনুপাতের ওপর, যা ধারণা করা হয় প্রধানত সামুদ্রিক মেঝে বিস্তারকরণ বা sea floor spreading-এর হারের দ্বারা নিয়ন্ত্রিত, যদিও বায়ুমণ্ডলীয়  স্তরও ভূমিকা রাখতে পারে।

জৈবখনিজায়ন একাধিকবার, স্বাধীনভাবে, বিবর্তিত হয়েছে, এবং অধিকাংশ প্রাণী বংশধারায় জৈবখনিজায়িত উপাদান প্রথম প্রকাশ পায় ক্যাম্ব্রিয়ান যুগে। সম্পর্কহীন (unrelated) বংশধারাতেও একই ধরনের বহু প্রক্রিয়া ব্যবহৃত হয়—যা ইঙ্গিত দেয় যে জৈবখনিজায়নের যন্ত্রপাতি (machinery) জীবের মধ্যে অন্য কাজে আগে থেকেই ব্যবহৃত প্রস্তুত "অফ-দ্য-শেল্ফ" উপাদান থেকে সমবেত (assembled) হয়েছিল। যদিও জৈবখনিজায়নকে সহায়তাকারী জৈবিক যন্ত্রপাতি জটিল—সিগন্যালিং ট্রান্সমিটার, ইনহিবিটার, এবং ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর জড়িত—তবুও এই 'টুলকিট'-এর অনেক উপাদান প্রবাল, মোলাস্ক এবং মেরুদণ্ডীদের মতো ভিন্ন ভিন্ন পর্বের মধ্যে ভাগাভাগি করা। ভাগাভাগি করা উপাদানগুলো সাধারণত খুব মৌলিক কাজ করে—যেমন কোন কোষগুলো খনিজ তৈরিতে ব্যবহৃত হবে তা নির্ধারণ—অন্যদিকে জৈবখনিজায়নের পরবর্তী পর্যায়ে ঘটতে থাকা আরও সূক্ষ্মভাবে নিয়ন্ত্রিত দিকগুলো (যেমন উৎপাদিত স্ফটিকের নির্দিষ্ট সারিবদ্ধতা ও গঠন) নিয়ন্ত্রণকারী জিনগুলো বিভিন্ন বংশধারায় স্বতন্ত্রভাবে বিবর্তিত হতে থাকে। এটি নির্দেশ করে যে প্রিক্যামব্রিয়ান জীবেরা একই উপাদানগুলো ব্যবহার করছিল, যদিও ভিন্ন উদ্দেশ্যে—সম্ভবত অতিসন্তৃপ্ত প্রোটেরোজোয়িক মহাসাগর থেকে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের অনিচ্ছাকৃত অবক্ষেপণ (inadvertent precipitation) এড়াতে। অধিকাংশ প্রাণী বংশধারায় খনিজায়ন প্ররোচিত করতে জড়িত যে ধরনের মিউকাস রয়েছে, সেগুলো পূর্বপুরুষীয় অবস্থায় এমন এক অ্যান্টিক্যালসিফিকেটরি (anticalcifatory) কাজ করে থাকতে পারে। আরও, কিছু প্রোটিন যা মূলত কোষের ভেতরে ক্যালসিয়ামের ঘনত্ব বজায় রাখতে জড়িত ছিল—সেগুলো সব প্রাণীতেই হোমোলগাস (homologous), এবং প্রাণী বংশধারার বিচ্ছেদের পর এগুলোকে জৈবখনিজায়নে কাজে লাগানোর জন্য সহ-অপহরণ (co-opted) করা হয়েছে বলে মনে হয়। গ্যালাক্সিন (galaxins) হলো সম্ভবত এমন এক উদাহরণ, যেখানে কোনো জিনকে ভিন্ন এক পূর্বপুরুষীয় উদ্দেশ্য থেকে সহ-অপহরণ করে জৈবখনিজায়ন নিয়ন্ত্রণে ব্যবহার করা হয়েছে—এই ক্ষেত্রে ট্রায়াসিক স্ক্লেরাকটিনিয়ান প্রবালে বা Triassic scleractinian coral এই উদ্দেশ্যে ‘সুইচ’ করা হয়েছে; সম্পাদিত ভূমিকা কার্যগতভাবে (functionally) মোলাস্কদের সম্পর্কহীন পার্লিন (pearlin) জিনের ভূমিকার সঙ্গে অভিন্ন বলে প্রতীয়মান। কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজ প্রাণীজগতে বিস্তৃতভাবে খনিজায়নে ভূমিকা রাখে, স্পঞ্জ-সহ, যা একটি পূর্বপুরুষীয় ভূমিকার ইঙ্গিত দেয়। অল্প কয়েকবার বিবর্তিত হয়ে স্থির হয়ে থাকা কোনো বিরল বৈশিষ্ট্য থেকে অনেক দূরে—বাস্তবে জৈবখনিজায়ন পথসমূহ বহুবার বিবর্তিত হয়েছে এবং আজও দ্রুতগতিতে বিবর্তিত হচ্ছে; এমনকি একটি মাত্র গণের (genus) মধ্যেও একটি জিন পরিবারের ভেতরে বড় বৈচিত্র্য শনাক্ত করা সম্ভব।


জৈবখনিজায়নের পথগুলোর হোমোলজি একটি উল্লেখযোগ্য পরীক্ষার মাধ্যমে স্পষ্ট হয়, যেখানে একটি মোলাস্কের খোলসের ন্যাকারিয়াস স্তর (nacreous layer) একটি মানুষের দাঁতে প্রতিস্থাপন করা হয়েছিল, এবং প্রতিরক্ষা প্রতিক্রিয়া (immune response) দেখা দেওয়ার বদলে মোলাস্কের ন্যাকার হোস্ট অস্থি ম্যাট্রিক্সে অন্তর্ভুক্ত হয়ে গিয়েছিল। এটি একটি আদিম জৈবখনিজায়ন পথের এক্সাপটেশন (exaptation) কে নির্দেশ করে। ব্র্যাকিওপড এবং মোলাস্কদের জৈবখনিজায়ন সক্ষমতাও সংরক্ষিত (conserved) এক সেট জিনের ভিত্তিতে হোমোলগাস বলে প্রমাণিত হয়েছে।

জৈবখনিজায়নের সবচেয়ে প্রাচীন উদাহরণ, যা ২ বিলিয়ন বছর আগের, হলো ম্যাগনেটাইট-এর অবক্ষেপণ (deposition); এটি কিছু ব্যাকটেরিয়ায়, পাশাপাশি কাইটন (Chiton)-এর দাঁত এবং কশেরুকীদের মস্তিষ্কে দেখা যায়; সম্ভব যে এই পথটি—যা সব বাইল্যাটেরিয়ানদের সাধারণ পূর্বপুরুষে একটি চৌম্বকসংবেদী ভূমিকা পালন করেছিল—ক্যাম্ব্রিয়ানে নকল (duplicated) ও পরিবর্তিত (modified) হয়ে ক্যালসিয়াম-ভিত্তিক জৈবখনিজায়ন পথগুলোর ভিত্তি গঠন করেছিল। ম্যাগনেটাইট-আবৃত কাইটন দাঁতের কাছাকাছি লৌহ সঞ্চিত থাকে, যাতে দাঁতগুলো ক্ষয়ে গেলে পুনর্নবীকরণ করা যায়। ম্যাগনেটাইট-এর অবক্ষেপণ প্রক্রিয়া এবং কশেরুকীদের এনামেল অবক্ষেপণের মধ্যে কেবল লক্ষণীয় সাদৃশ্যই নেই, কিছু কশেরুকীতে দাঁতের কাছাকাছি তুলনীয় লৌহ সঞ্চয় সুবিধাও রয়েছে।

প্রয়োগ
ন্যানোস্কেল উপকরণ সংশ্লেষণের অধিকাংশ প্রচলিত পদ্ধতি শক্তিগতভাবে অদক্ষ, যেখানে কঠোর শর্ত (যেমন, উচ্চ তাপমাত্রা, চাপ, বা pH) প্রয়োজন হয়, এবং প্রায়ই বিষাক্ত উপজাত তৈরি করে। তদুপরি, উৎপাদিত পরিমাণ কম, এবং অ্যাগ্লোমারেশন (agglomeration) নিয়ন্ত্রণের জটিলতার কারণে প্রাপ্ত উপকরণ সাধারণত পুনরুৎপাদনযোগ্য (irreproducible) হয় না। বিপরীতে, জীব দ্বারা উৎপাদিত উপকরণগুলোর বৈশিষ্ট্য সাধারণত অনুরূপ পর্যায়-সংযোজন (phase composition) বিশিষ্ট সংশ্লেষণগতভাবে (synthetically) প্রস্তুত করা উপকরণের তুলনায় উৎকৃষ্ট। জৈব উপকরণগুলো জলীয় পরিবেশে মৃদু শর্তে বৃহদাকৃতির অণু ব্যবহার করে একত্রিত (assembled) হয়। জৈব বৃহদাকৃতির অণু কাঁচামাল সংগ্রহ ও পরিবহন করে এবং এই সাবস্ট্রেটগুলোকে স্বল্প- ও দীর্ঘ-পরিসরের (short- and long-range) সুশৃঙ্খল কম্পোজিটে সামঞ্জস্য ও একরূপতা (consistency and uniformity) সহ একত্রিত করে।

জৈব অণুকরণের লক্ষ্য হলো অ্যাপাটাইটের মতো খনিজ উৎপাদনের প্রাকৃতিক পদ্ধতিকে অনুকরণ করা। অনেক মানব-নির্মিত স্ফটিকের জন্য উচ্চ তাপমাত্রা এবং শক্তিশালী রাসায়নিক দ্রবণ প্রয়োজন, অথচ জীবরা বহুদিন ধরে পরিবেশ তাপমাত্রায় (ambient temperatures) জটিল খনিজ কাঠামো স্থাপন করতে সক্ষম। প্রায়ই খনিজ পর্যায়গুলো বিশুদ্ধ নয়, বরং যৌগিক হিসেবে তৈরি হয়, যেখানে একটি জৈব অংশ থাকে—প্রায়ই প্রোটিন—যা বায়োমিনারালাইজেশনে অংশ নেয় এবং তা নিয়ন্ত্রণ করে। এই কম্পোজিটগুলো অনেক সময় কেবল বিশুদ্ধ খনিজের মতোই কঠিন নয়, বরং আরও শক্ত (tougher), কারণ ক্ষুদ্র-পরিবেশে (micro-environment) জৈবখনিজায়ন নিয়ন্ত্রণ করে।

স্থাপত্য 

ভবিষ্যতে স্থাপত্যের উন্নয়নে গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে এমন একটি জৈব ব্যবস্থা হলো ব্যাকটেরিয়াল বায়োফিল্ম। বায়োফিল্ম শব্দটি জটিল, বৈচিত্র্যপূর্ণ (heterogeneous) কাঠামোকে বোঝায়, যা বিভিন্ন অণুজীব জনসংখ্যা নিয়ে গঠিত, যারা সংযুক্ত হয়ে নিষ্ক্রিয় (যেমন পাথর, কাচ, প্লাস্টিক) বা জৈব (যেমন ত্বক, কিউটিকল, মিউকোসা) পৃষ্ঠে একটি সম্প্রদায় তৈরি করে।

পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য—যেমন আধান, পানিবিমুখতা, এবং রাফনেস (roughness)—প্রাথমিক ব্যাকটেরিয়াল সংযুক্তি (attachment) নির্ধারণ করে। সব বায়োফিল্মের একটি সাধারণ নীতি হলো বিভিন্ন জৈব পদার্থ দিয়ে গঠিত বহিঃকোষীয় ম্যাট্রিক্স বা extracellular matrix (ECM) উৎপাদন, যেমন বহিঃকোষীয় প্রোটিন, এক্সোপলিস্যাকারাইড, এবং নিউক্লিক এসিড। যদিও ECM তৈরি করার ক্ষমতা বহুকোষী ব্যাকটেরিয়াল সম্প্রদায়ের একটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য বলে মনে হয়, তবুও এই ম্যাট্রিক্সগুলো কীভাবে নির্মিত হয় এবং কীভাবে কাজ করে—তার পদ্ধতি বৈচিত্র্যময়।

ব্যাকটেরিয়া দ্বারা প্ররোচিত ক্যালসিয়াম কার্বনেট অবক্ষেপণ ব্যবহার করে "স্বয়ং-নিরাময়কারী" (self-healing) কংক্রিট উৎপাদন করা যায়। Bacillus megaterium-এর স্পোর এবং উপযুক্ত শুকনো পুষ্টি উপাদান মিশিয়ে স্টিল-রিইনফোর্সড কংক্রিটে প্রয়োগ করা হয়। যখন কংক্রিটে ফাটল ধরে, পানির অনুপ্রবেশে পুষ্টি উপাদান দ্রবীভূত হয় এবং ব্যাকটেরিয়া অঙ্কুরিত (germinate) হয়ে ক্যালসিয়াম কার্বনেট অবক্ষেপণ শুরু করে—ফাটল পুনঃসিল (reseal) করে এবং স্টিল রিইনফোর্সমেন্ট বা পুনারোপণকে ক্ষয় (corrosion) থেকে রক্ষা করে। এই প্রক্রিয়াটি নতুন কঠিন উপাদান—যেমন জৈবসিমেন্ট—তৈরিতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।

তবে, ব্যাকটেরিয়া-চালিত জৈবখনিজায়নের পূর্ণ সম্ভাবনা এখনও বাস্তবায়িত হয়নি, কারণ বর্তমানে এটি কৌশলী নকশাযোগ্য (smart designable) উপাদান হিসেবে নয়, বরং নিষ্ক্রিয় ফিলিং (passive filling) হিসেবে ব্যবহৃত হচ্ছে। ভবিষ্যতের একটি চ্যালেঞ্জ হলো পরিবেশগত ইনপুটের মাধ্যমে খনিজ গঠনের সময় (timing) ও স্থান (location), এবং খনিজটির নিজস্ব ভৌত বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ করার পদ্ধতি উদ্ভাবন করা। Bacillus subtilis ইতিমধ্যে দেখানো হয়েছে যে এটি তার পরিবেশের প্রতি সাড়া দিতে পারে, তার ECM উৎপাদন পরিবর্তন করে। বায়োফিল্ম গঠনের সময় একক কোষ দ্বারা উৎপাদিত পলিমারগুলোকে এটি একটি ভৌত সংকেত (physical cue) হিসেবে ব্যবহার করে ব্যাকটেরিয়াল সম্প্রদায়ের দ্বারা ECM উৎপাদন সমন্বয় করতে।

ইউরেনিয়াম দূষক

জৈবখনিজায়ন ব্যবহার করে ইউরেনিয়াম দ্বারা দূষিত ভূগর্ভস্থ পানি পরিশোধন (remediate) করা যেতে পারে। ইউরেনিয়ামের জৈবখনিজায়ন প্রধানত অণুজীব দ্বারা ফসফেট মুক্ত হওয়ার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট ইউরেনিয়াম ফসফেট খনিজের অবক্ষেপণকে অন্তর্ভুক্ত করে। কোষ-পৃষ্ঠের ঋণাত্মক চার্জযুক্ত লিগ্যান্ডগুলো ধনাত্মক চার্জযুক্ত ইউরানাইল আয়ন (UO22+) কে আকর্ষণ করে। ফসফেট এবং UO22+-এর ঘনত্ব যথেষ্ট বেশি হলে autunite (Ca(UO2)2(PO4)2•10-12H2O) বা পলিক্রিস্টালাইন HUO2PO4-এর মতো খনিজ গঠিত হতে পারে, ফলে UO22+-এর গতিশীলতা (mobility) কমে যায়। দূষিত ভূগর্ভস্থ পানিতে অজৈব ফসফেট সরাসরি যোগ করার তুলনায়, জৈবখনিজায়নের সুবিধা হলো অণুজীব দ্বারা উৎপাদিত লিগ্যান্ডগুলো ইউরেনিয়াম যৌগকে আরও নির্দিষ্টভাবে লক্ষ্য করবে, বরং সব জলীয় ধাতুর সঙ্গে সক্রিয়ভাবে প্রতিক্রিয়া করবে না। নিয়ন্ত্রিত শর্তে ফসফেট মুক্ত করতে ব্যাকটেরিয়াল ফসফাটেজ কার্যকলাপ উদ্দীপিত (stimulating) করলে অর্গানোফসফেটের ব্যাকটেরিয়াল পানি বিভাজনের হার এবং সিস্টেমে ফসফেট মুক্ত হওয়ার হার সীমিত থাকে—ফলে ইনজেকশন স্থানে ধাতব ফসফেট খনিজ জমে ব্লক (clogging) হওয়া এড়ানো যায়। কোষ-পৃষ্ঠের কাছে লিগ্যান্ডের উচ্চ ঘনত্ব অবক্ষেপণের জন্য নিউক্লিয়েশন ফোকাই (nucleation foci)ও সরবরাহ করে, যা রাসায়নিক অবক্ষেপণের তুলনায় বেশি দক্ষতা দেয়।

জীবসৃষ্ট খনিজ বিতর্ক

খনিজের ভূতাত্ত্বিক সংজ্ঞা সাধারণত কেবল জীবিত সত্তায় পাওয়া যায় এমন যৌগগুলোকে অন্তর্ভুক্ত করে না। তবে, কিছু খনিজ প্রায়ই জীবসৃষ্ট বা জৈবজ (যেমন ক্যালসাইট) অথবা রসায়নের দৃষ্টিতে জৈব যৌগ (যেমন মেলাইট) হয়। তদুপরি, জীবিত সত্তারা প্রায়ই অজৈব খনিজ (যেমন হাইড্রোক্সিলঅ্যাপাটাইট) সংশ্লেষ করে, যা শিলাতেও পাওয়া যায়।

আন্তর্জাতিক খনিজবিজ্ঞান সংস্থা বা International Mineralogical Association (IMA) হলো খনিজ প্রজাতির সংজ্ঞা ও নামকরণের জন্য সাধারণভাবে স্বীকৃত মানদণ্ড নির্ধারণকারী সংস্থা। , IMA প্রস্তাবিত বা প্রচলিত ৫,৮৬২টির মধ্যে ৫,৬৫০টি আনুষ্ঠানিক খনিজ প্রজাতি স্বীকৃতি দেয়।

জৈবউৎপত্তিজ (biogenic) স্ফটিকীয় পদার্থগুলোকে বাদ দেওয়ার IMA-র সিদ্ধান্ত ভূতত্ত্ববিদ ও খনিজতত্ত্ববিদদের মধ্যে বিতর্কের বিষয়। উদাহরণস্বরূপ, Lowenstam (১৯৮১) বলেছেন যে "জীবরা নানা ধরনের খনিজ গঠন করতে সক্ষম, যার কিছু জীবমণ্ডলে (biosphere) অজৈবভাবে গঠন করা সম্ভব নয়।"

Skinner (২০০৫) সব কঠিন পদার্থকে সম্ভাব্য খনিজ হিসেবে দেখেন এবং জীবের বিপাকীয় কার্যক্রমের মাধ্যমে সৃষ্ট জৈবখনিজগুলোকে খনিজ জগতে অন্তর্ভুক্ত করেন। Skinner খনিজের পূর্ববর্তী সংজ্ঞাকে সম্প্রসারিত করে "উপাদান বা যৌগ, অনিয়ত (অ্যামরফাস) বা স্ফটিকীয়, যা জৈবভূরাসায়নিক  প্রক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত"—একে খনিজ হিসেবে শ্রেণিবদ্ধ করেন।

উচ্চ-রেজোলিউশন বংশগতিবিদ্যা এবং এক্স-রে শোষণ বর্ণালিবীক্ষণে সাম্প্রতিক অগ্রগতি অণুজীব এবং খনিজের মধ্যে জৈবভূরাসায়নিক ক্রিয়া সম্পর্কে নতুন তথ্য দিচ্ছে, যা এই প্রশ্নে নতুন আলো ফেলতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, IMA-এর কমিশনপ্রাপ্ত "Working Group on Environmental Mineralogy and Geochemistry " বারিমণ্ডল, বায়ুমণ্ডল, এবং জীবমণ্ডল-এ থাকা খনিজ নিয়ে কাজ করে। এই গোষ্ঠীর পরিধিতে খনিজ-গঠনকারী অণুজীবও অন্তর্ভুক্ত, যারা পৃথিবীজুড়ে প্রায় সব শিলা, মাটি, এবং কণার পৃষ্ঠে বিদ্যমান, এবং অন্তত ১,৬০০ মিটার সমুদ্র পৃষ্ঠের নিচে গভীরতা পর্যন্ত ও স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে ৭০ কিলোমিটার পর্যন্ত (সম্ভবত মেসোস্ফেয়ারেও প্রবেশ করে) পাওয়া যায়।

জৈবভূরাসায়নিক চক্র কয়েক বিলিয়ন বছর ধরে খনিজ গঠনে অবদান রেখেছে। অণুজীবেরা দ্রবণ থেকে ধাতু অধঃক্ষেপিত (precipitate) করতে পারে, যা খনিজ বা ore সঞ্চয়ের গঠনে অবদান রাখে। তারা খনিজের দ্রবীভবনকেও অনুঘটকীয়ভাবে ত্বরান্বিত করতে পারে।

International Mineralogical Association-এর তালিকা প্রণয়নের আগে, ৬০টিরও বেশি জৈবখনিজ আবিষ্কৃত, নামকরণকৃত এবং প্রকাশিত হয়েছিল। এই খনিজগুলো (Lowenstam (1981)-এ সারণিবদ্ধ একটি উপ-সেট) Skinner (2005)-এর সংজ্ঞা অনুযায়ী যথাযথ খনিজ (minerals proper) হিসেবে বিবেচিত। এই জৈবখনিজগুলো International Mineral Association-এর আনুষ্ঠানিক খনিজ-নামের তালিকায় অন্তর্ভুক্ত নয়, তবে এই জৈবখনিজ প্রতিনিধিদের অনেকগুলো Dana শ্রেণিবিন্যাস পরিকল্পনায় তালিকাভুক্ত ৭৮টি খনিজ শ্রেণির মধ্যে বিতরণ করা আছে।

Skinner (২০০৫)-এর খনিজ সংজ্ঞা এই বিষয়টি বিবেচনা করে বলে যে খনিজ স্ফটিকীয় বা অনিয়ত (অ্যামরফাস) উভয়ই হতে পারে। যদিও জৈবখনিজ খনিজের সবচেয়ে সাধারণ রূপ নয়, তবুও এগুলো ঠিক কাকে যথার্থভাবে খনিজ বলা হবে—তার সীমা নির্ধারণে সহায়তা করে। Nickel (১৯৯৫)-এর আনুষ্ঠানিক সংজ্ঞা কোনো পদার্থকে খনিজ হিসেবে সংজ্ঞায়িত করার ক্ষেত্রে স্ফটিকত্বকে (crystallinity) একটি গুরুত্বপূর্ণ শর্ত হিসেবে স্পষ্টভাবে উল্লেখ করেছে। ২০১১ সালের একটি প্রবন্ধে আইকোসাহেড্রাইট বা icosahedrite—একটি অ্যালুমিনিয়াম-লোহা-তামা (aluminium-iron-copper) সংকর ধাতু—কে খনিজ হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয়; এর অনন্য প্রাকৃতিক আইকোসাহেড্রাল প্রতিসমতার বা icosahedral symmetry-এর কারণে এর নামকরণ করা হয় এবং এটি একটি কোয়াসিস্ফটিক। সত্যিকারের স্ফটিকের বিপরীতে, কোয়াসিস্ফটিকগুলো সুশৃঙ্খল হলেও নিয়ত বা পর্যায়বৃত্ত (periodic) নয়।

খনিজের তালিকা
জীবসৃষ্ট বা জৈবউৎপত্তিজ খনিজের উদাহরণগুলোর মধ্যে রয়েছে:
 হাড় ও দাঁতে অ্যাপাটাইট (Apatite)
 কশেরুকীদের ভেস্টিবুলার সিস্টেম বা vestibular system (মধ্যকর্ণের অংশ) এ অ্যারাগোনাইট, ক্যালসাইট, ফ্লুওরাইট (Aragonite, calcite, fluorite)
 ট্র্যাভার্টিনে এবং অ্যালগাল ক্রিয়ার মাধ্যমে জমা হওয়া জৈবজ সিলিকা (সিলিসিয়াস সিনটার, অপাল)-তে অ্যারাগোনাইট ও ক্যালসাইট
 লিম্পেট দাঁতে ফিলামেন্ট হিসেবে পাওয়া গোথাইট (Goethite)
 মাইটোকন্ড্রিয়া দ্বারা গঠিত হাইড্রোক্সিএপাটাইট
 চৌম্বকীয় ব্যাকটেরিয়া দ্বারা গঠিত ম্যাগনেটাইট এবং গ্রেইগাইট
 কিছু উদ্ভিদে অক্সালেট এবং ক্যালসিয়াম কার্বনেট র‍্যাফাইড, সিলিকা বডি, স্ট্রনসিয়াম এবং বেরিয়াম সালফেট
 সালফেট-হ্রাসকারী ব্যাকটেরিয়া দ্বারা অধঃক্ষেপিত সেডিমেন্টারি শিলায় পাইরাইট এবং মার্কাসাইট (marcasite)
 জীবাশ্ম জ্বালানিতে (গ্যাস, তেল, কয়লা) ব্যাকটেরিয়াল ক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত কোয়ার্টজ

জ্যোতির্জীববিজ্ঞান 
জৈবখনিজ ভিনগ্রহীয় জীবনের গুরুত্বপূর্ণ নির্দেশক হতে পারে এবং তাই মঙ্গলগ্রহে অতীত বা বর্তমান জীবনের অনুসন্ধানে অপরিহার্য ভূমিকা রাখতে পারে। তদুপরি, জৈবখনিজের সঙ্গে প্রায়ই সম্পর্কযুক্ত জৈব উপাদান (জৈবস্বাক্ষর) প্রি-বায়োটিক এবং বায়োটিক উভয় প্রতিক্রিয়ায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে বলে ধারণা করা হয়।

২৪ জানুয়ারি ২০১৪ তে, NASA জানিয়েছে যে কিউরিওসিটি এবং অপারচুনিটি বিচরণযান দ্বারা মঙ্গল গ্রহে চলমান গবেষণা এখন প্রাচীন জীবনের প্রমাণ অনুসন্ধান করবে—যার মধ্যে রয়েছে স্বভোজী, রারাসায়নিভজী এবং রাসায়নিকলিথোস্বভোজী অণুজীব-ভিত্তিক একটি জীবমণ্ডল, পাশাপাশি প্রাচীন জলসম্পদের প্রমাণ, যার মধ্যে ফ্লুভিও ল্যাকাস্ট্রাইন পরিবেশ বা fluvio-lacustrine environments (প্রাচীন নদী বা হ্রদের সঙ্গে সম্পর্কিত সমভূমি) অন্তর্ভুক্ত—যা বাসযোগ্য হতে পারে। বাসযোগ্যতা, ট্যাফোনমি ( জীবাশ্ম সম্পর্কিত), এবং জৈব কার্বন —এসবের প্রমাণ অনুসন্ধান এখন NASA-র একটি প্রধান লক্ষ্য।

আরও দেখুন

 জৈবস্ফটিকায়ন
 বায়োফিল্ম
 বায়োইন্টারফেস
 জৈবখনিজায়নকারী পলিকেটস (Biomineralising polychaetes)
 হাড়ের খনিজ
 অণুজীব প্ররোচিত ক্যালসাইট অধঃক্ষেপণ
 অণুজীবাশ্মবিদ্যা (Micropaleontology)
 খনিজায়িত টিস্যু
 ফাইটোলিথ
 র‍্যাফাইড এবং ড্রুস
 Susannah M. Porter জৈবখনিজায়নের ইতিহাস
 Malcolm L. Snead আমেলোজেনিন ও ডেন্টাল এনামেল জৈবখনিজায়নের গবেষক

নোট

তথ্যসূত্র 

আরও পড়ুন















বাহ্যিক লিংক
 খনিশিল্পের ক্ষুদ্র শ্রমিকরা (জৈবখনিজায়নে জড়িত ব্যাকটেরিয়া সম্পর্কে একটি সারসংক্ষেপ), Science Creative Quarterly
 Biomineralization web-book: bio-mineral.org
 Minerals and the Origins of Life (Robert Hazen, NASA) (ভিডিও, ৬০ মিনিট, এপ্রিল ২০১৪)
 জৈবখনিজায়নের নীতিমালা নিয়ে বিশেষ জার্মান গবেষণা প্রকল্প

Category:জৈবখনিজায়ন
Category:বায়োঅজৈব রসায়ন
Category:জৈবিক প্রক্রিয়া
Category:পেডোলজি
Category:শারীরতত্ত্ব
Category:কঙ্কালতন্ত্র