زیست‌کانی‌سازی
فرگشت

اولین شواهد مربوط به زیست‌کانی‌سازی به ۷۵۰ میلیون سال پیش بازمی‌گردد. جانداران اسفنجی در ۶۳۰ میلیون سال پیش اسکلت‌هایی از جنس کلسیت ساخته‌اند. در بیشتر نسب، زیست‌کانی‌سازی در دوره کامبرین یا اردویسین رخ داده‌است. جانداران در فرایند کانی‌سازی از پایدارترین حالت کلسیم‌کربنات موجود در آب در آن دوره زمانی استفاده کرده‌اند و تا پایان تاریخ زیستی خود، از آن حالت استفاده کرده‌اند(برای یک بررسی عمیق‌تر به مراجعه شود). پایداری گفته شده به نسبت Ca/Mg در آب دریا بستگی دارد. که در درجه اول به سرعت گسترش بستر اقیانوس وابسته است، اگرچه مقادیر CO2 جو نیز در این نسبت نقش دارند.
زیست‌کانی‌سازی به‌طور مستقل چندین بار تکامل یافته‌است و بسیاری از گونه‌های جانوری برای اولین بار در دوره کامبرین اجزای ساخته شده از کانی‌ها را از خود نشان داده‌اند. بسیاری از موجودات دیگر از فرآیندهای مشابه استفاده کرده‌اند که نشان می‌دهد فرآیندهای زیست‌کانی‌سازی برگرفته از روندهایی‌اند که از قبل در سلول‌ها به منظور اهداف دیگر وجود داشته‌اند. با این‌که این روندهای تسهیل‌کننده زیست‌کانی‌سازی پیچیده‌اند و شامل فرستنده‌های سیگنال، بازدارنده‌ها و فاکتور رونویسی هستند، بسیاری از این فرایندها در میان شاخه‌های مختلف از جمله مهره‌داران، نرم‌تنان و مرجان‌ها مشترک اند. اجزای مشترک وظایف اساسی را انجام می‌دهند، مانند اینکه تعیین کنند که سلول‌ها برای ساخت کانی به کار روند، اما ژن‌ها جنبه‌های دقیق‌تر و ظریف‌تر را کنترل می‌کنند که در مراحل بعدی زیست‌کانی‌سازی رخ می‌دهند که به عنوان مثال، می‌توان به جهت‌گیری وساختار دقیق بلور ساخته شده اشاره کرد که این جهت‌گیری و ساختار گفته شده در میان نسب گوناگون، به شدت تکامل پیدا کرده‌اند. این‌ها نشان می‌دهند که جانوران پرکامبرینی از روندهای مشابه برای اهداف متفاوتی استفاده می‌کرده‌اند. شاید این جانوران برای پرهیز از رسوب‌گذاری ناخواسته کلسیم‌کربنات ناشی از اقیانوس‌های اشباع شده دوره پیشین‌زیستی چنین فرآیندهایی را طی می‌کرده‌اند. حالت‌هایی از مخاط که در زیست‌کانی‌سازی مؤثر هستند، در نیاکان حیوانات امروزی نقش جلوگیری از مقادیر بالای کلسیم را داشته‌اند. علاوه بر این، برخی پروتئین‌های خاصی که در اصل در حفظ غلظت کلسیم در سلول‌ها نقش داشته‌اند، در میان همه حیوانات هم‌ساخت هستند، و به نظر می‌رسد که پس از واگرایی شجره‌های حیوانات، در فرآیندهای زیست‌کانی‌سازی به کار گرفته شده‌اند. زیست‌کانی‌سازی به دور از اینکه یک ویژگی کمیاب باشد که چندین بار تکامل یافته و راکد مانده‌است، فرآیندی است که دفعات زیادی تکامل یافته‌است و امروزه نیز به سرعت در حال تکامل است. حتی در یک سرده نیز می‌توان تفاوت‌های بسیاری در یک خانواده ژن مشاهده کرد.
هم‌ساختی روش‌های زیست‌کانی‌سازی با یک آزمایش قابل توجه نشان داده شده‌است که طی آن لایه درونی یک صدف درون دندان انسان قرار داده شد. در این آزمایش به جای یک واکنش از طرف دستگاه ایمنی بدن انسان، دیده شد که لایه قرار داده شده به خوبی با غشای استخوان مهمان پیوند خورد. این می‌تواند تغییر کاربری در فرآیندهای زیست کانی سازی را نشان دهد.
قدیمی‌ترین نمونه زیست‌کانی‌سازی به ۲ میلیارد سال قبل و ذخیره‌سازی مگنتیت بازمی‌گردد. که در برخی باکتری‌ها، دندان کیتون‌ها و مغز مهره‌داران دیده شده‌است. ممکن است که سازوکارهایی که در نیاکان مشترک دوسوئیان نقش حسگر مغناطیسی را ایفا می‌کردند، بعدها در دوره کامبرین تکثیر شده و اصلاح پیدا کرده‌اند و به پایه‌ای برای سازوکارهای زیست‌کانی‌سازی مبتنی بر کلسیم تبدیل شده‌اند. در کیتون‌ها آهن در مجاورت دندان پوشیده شده با مگنتیت ذخیره می‌شود که باعث می‌شود پس از سایش، تجدید یابند. نه تنها شباهت مشخصی میان فرایند رسوب‌گذاری مگنتیت و رسوب مینای دندان وجود دارد، بلکه برخی جانداران محل‌های مشابه برای ذخیره‌سازی آهن را در کنار دندان‌هایشان دارا هستند.
| انواع زیست‌کانی‌ها | انواع زیست‌کانی‌ها | انواع زیست‌کانی‌ها | مثال‌هایی از جانداران | مثال‌هایی از جانداران | مثال‌هایی از جانداران |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| کلسیم کربنات (کلسیت یا آراگونیت) | کلسیم کربنات (کلسیت یا آراگونیت) | کلسیم کربنات (کلسیت یا آراگونیت) |  روزن‌داران  کوکولیتوفور  سوزنه‌های اسفنج‌های آهکی  مرجان  کهن‌جامان  خزه‌زیان  بازوپایان و صدف‌ها  خارپوستان  بادبزن‌کرمان |  روزن‌داران  کوکولیتوفور  سوزنه‌های اسفنج‌های آهکی  مرجان  کهن‌جامان  خزه‌زیان  بازوپایان و صدف‌ها  خارپوستان  بادبزن‌کرمان |  روزن‌داران  کوکولیتوفور  سوزنه‌های اسفنج‌های آهکی  مرجان  کهن‌جامان  خزه‌زیان  بازوپایان و صدف‌ها  خارپوستان  بادبزن‌کرمان |
| دی‌اکسید سیلیسیم (سیلیس) | دی‌اکسید سیلیسیم (سیلیس) | دی‌اکسید سیلیسیم (سیلیس) |  شعاعیان  دیاتومه  سوزنه‌های بیشتر اسفنج‌های دریایی |  شعاعیان  دیاتومه  سوزنه‌های بیشتر اسفنج‌های دریایی |  شعاعیان  دیاتومه  سوزنه‌های بیشتر اسفنج‌های دریایی |
| آپاتیت (فسفات کربنات) | آپاتیت (فسفات کربنات) | آپاتیت (فسفات کربنات) |  مینای دندان در مهره‌داران  استخوان مهره‌داران  قیف‌دندانان |  مینای دندان در مهره‌داران  استخوان مهره‌داران  قیف‌دندانان |  مینای دندان در مهره‌داران  استخوان مهره‌داران  قیف‌دندانان |