resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2023-28-1-40-46resar-6Research ArticleНауки о Земле. Геология и полезные ископаемыеEarth sciences. Geology and mineral resourcesОксалаты кальция среди минералов Якутии и в организме человекаCalcium oxalates among the minerals of Yakutia and in the human bodyhttps://orcid.org/0000-0003-3201-9796ЗаякинаН. В.ZayakinaN. V.

ЗАЯКИНА Надежда Викторовна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник

г. Якутск

ZAYAKINA, Nadezhda Viktorovna, Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher

Yakutsk

zayakina@diamond.ysn.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9203-9193ВасильеваТ. И.VasilevaT. I.

ВАСИЛЬЕВА Татьяна Игнатьевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник

г. Якутск

VASILEVA, Tatiana Ignatevna, Cand. Sci (Biology), Researcher

Yakutsk

vasilevatig@gmail.comИнститут геологии алмаза и благородных металлов СО РАНРоссияDiamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2023040420232814046Copyright © Заякина Н.В., Васильева Т.И., 20232023Заякина Н.В., Васильева Т.И.Zayakina N.V., Vasileva T.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/6

Соли щавелевой кислоты – оксалаты принадлежат к большой группе органических минералов, или биоминералов, которые могут возникать как в окружающей среде, так и внутри живых организмов. Принадлежность одновременно к миру неживой и живой природы привела к тому, что эти объекты представляют как научный, так и практический интерес для представителей самых разных наук: геологии, экологии, медицины. Нами впервые обнаружены оксалаты в нескольких природных образцах из Далдынского кимберлитового поля, бассейна среднего течения р. Марха, берегового обнажения на р. Аллах-Юнь, а также подтверждено их присутствие в образцах камней из почек и желчного пузыря. Основной использованный метод – рентгеновский фазовый анализ. Установлено, что в исследуемых природных образцах присутствуют уэдделлит или уэвеллит, в ассоциации с ними зафиксированы кварц, карбонат, полевой шпат, слюда и хлорит. Состав камня из почки представляет собой смесь уэвеллита с урицитом, в состав камня из желчного пузыря входят урицит, уэвеллит, урат аммония и брушит. Обсуждены возможные причины образования в природе одно- и двухводной модификации оксалатов кальция. Показано, что эти минералы шире распространены, чем предполагалось ранее.

Oxalates, which are salts of oxalic acid, belong to a large group of organic minerals or biominerals that can occur both in the natural environment and inside living organisms, which makes them valuable for various sciences. We have discovered, for the first time, oxalates in several natural samples from the Daldynsky kimberlite field, the basin of the middle course of the Markha River, and the coastal outcrop on the Allah Yun River. We also confirmed their presence in kidney and gallbladder stone samples in the human body. X-ray phase analysis allowed us to establish the presence of weddellite or whewellite in association with quartz, dolomite, feldspar, mica, and chlorite in the samples under study. Meanwhile, the composition of the kidney stone in the human body represents a mixture of whewellite with uricite, the composition of the stone from the gallbladder includes uricite, whewellite, ammonium urate and brushite. Possible reasons for the formation of one- and two-in-one modifications of calcium oxalates in nature are also discussed. We conclude that these minerals are more widespread than previously assumed.

биоминералыоксалаты кальцияуэдделлитуэвеллитпорошковая рентгенографияЯкутияbiomineralscalcium oxalatesweddellitewhewelliteX-ray powder diffractionYakutiaРабота выполнена в рамках проекта FUEM-2019-0003 «Эколого-геохимическое изучение техногенных массивов на территории Якутской алмазоносной провинции». Авторы благодарят коллег Я.Б. Легостаеву и М.В. Кудрина за предоставленные образцы и фото.This work was partially supported by the Ministry of Education of the Russian Federation (project number: FUEM-2019-0003), theme “Ecological and geochemical study of technogenic massifs on the territory of the Yakutsk diamond province”. The authors express their gratitude to their colleagues Yana B. Legostaeva and Maxim V. Kudrin for providing samples and photographs.ReferencesЮшкин Н.П. Минеральный мир и биосфера: минеральный организмобиоз, биоминеральные взаимодействия, коэволюция. Минералогия и жизнь: Происхождение биосферы и коэволюция минерального и биологического миров, биоминералогия: материалы IV Международного семинара. г. Сыктывкар, Республика Коми, 22–25 мая 2007. г. Сыктывкар: Институт геологии Коми НЦ УрО РАН; 2007:5–7.Yushkin N.P. Mineral world and biosphere: mineral organismobiosis, biomineral interactions, coevolution. Mineralogy and life: the origin of biosphere, coevolution of mineral and biological worlds, biomineralogy: Proceedings of the 4th international mineralogical seminar. Syktyvkar, Komi, 22–25 May, 2007. Syktyvkar: Institute of Geology of Komi SC UB RAS, 2007:5–7 (In Russ.)Frank-Kamenetskaya O., Rusakov A., Barinova K., Zelenskaya M., Vlasov D. The formation of oxalate patina on the surface of carbonate rocks under the influence of microorganisms. Proceedings of the 10th international congress for applied mineralogy (ICAM). Broekmans, M. (eds) Berlin, Heidelberg: Springer; 2012:213–220. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27682-8Frank-Kamenetskaya O., Rusakov A., Barinova K., Zelenskaya M., Vlasov D. The formation of oxalate patina on the surface of carbonate rocks under the influence of microorganisms. Proceedings of the 10th international congress for applied mineralogy (ICAM). Broekmans, M. (eds) Berlin, Heidelberg: Springer; 2012:213–220. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27682-8Palmieri F., Estoppey A., House G.L., Lohberger A., Bindschedler S.,Chain P.S.G., Junier P. Chapter Two – Oxalic acid, a molecule at the crossroads of bacterial-fungal interactions. Advances in Applied Microbiology. 2019;106:49–77. https://doi.org/10.1016/bs.aambs.2018.10.001Palmieri F., Estoppey A., House G.L., Lohberger A., Bindschedler S.,Chain P.S.G., Junier P. Chapter Two – Oxalic acid, a molecule at the crossroads of bacterial-fungal interactions. Advances in Applied Microbiology. 2019;106:49–77. https://doi.org/10.1016/bs.aambs.2018.10.001Изатулина А.Р. Кристаллогенезис и кристаллохимия оксалатов кальция почечных камней человека: Дис. … канд. геол.-минерал. наук. СПб.; 2017. 189 с.Izatulina A.R. Crystallogenesis and crystal chemistry of calcium oxalates of human kidney stones: Diss. … Cand. Sci., St. Petersburg; 2017. 189 p. (In Russ.)Русаков А.В., Франк-Каменецкая О.В., Зеленская М.С., Власов Д.Ю., Гимельбрант Д.Е., Кнауф И.В., Плоткина Ю.В. Оксалаты кальция в биопленках на поверхности археологических памятников из Херсонесского известняка (Крым). Записки Российского минералогического общества. 2010:139(5):96–104.Rusakov A.V., Frank-Kamenetskaya O.V., Zelenskaya M.S., Vlasov D.Yu., Gimelbrant D.Ye., Knauf I.V., Plotkina Yu.V. Calcium oxalates in bio-films on the surface of the Chersonesus archaeological limestones monuments (Crimea). Zapiski RMO (Proceedings of the Russian Mineralogical Society). 2010;139(5):96–104. (In Russ.)Echigo T., Kimata M. Crystal chemistry and genesis of organic minerals: a review of oxalate and polycyclic aromatic hydrocarbon minerals. The Canadian Mineralogist. 2011;48(6):1329-1358. https://doi.org/10.3749/canmin.48.5.1329Echigo T., Kimata M. Crystal chemistry and genesis of organic minerals: a review of oxalate and polycyclic aromatic hydrocarbon minerals. The Canadian Mineralogist. 2011;48(6):1329-1358. https://doi.org/10.3749/canmin.48.5.1329Франк-Каменецкая О.В., Власов Д.Ю. Вторичное минералообразование при участии микроскопических грибов и бактерий. Современные проблемы теоретической, экспериментальной и прикладной минералогии (Юшкианские чтения – 2018): Материалы минералогического семинара с международным участием. ИГ Коми НЦ УрО РАН; 2018:150–151.Frank-Kamenetskaya, O.V., Vlasov D.Yu. Secondary mineral formation with the participation of microscopic fungi and bacteria. Modern problems of theoretical, experimental, and applied mineralogy (Yushkin Memorial Seminar – 2018): Proceedings of the Mineralogical seminar with international participation. Syktyvkar. IG Komi SC UB RAS; 2018:150–151. (In Russ.)Франк-Каменецкая О.В., Власов Д.Ю. Современное минералообразование при участии литобионтного микробного сообщества. Геология, геоэкология, эволюционная география: Коллективная монография. Том XVII. Е.М. Нестеров, В.А. Снытко. СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена; 2018:126–130.Frank-Kamenetskaya O.V., Vlasov D.Yu. Modern mineral formation with participation of the lithobiont microbial community. Geology, geoecology, evolutionary geography: a collective monograph. Volume 17. Ed. by E.M. Nesterov, V.A. Snytko. St. Petersburg: Herzen University Publishing House; 2018:126–130. (In Russ.)Frank-Kamenetskaya O.V., Izatulina A.R., Kuz’mina M.A. Ion substitutions, non-stoichiometry, and formation conditions of oxalate and phosphate minerals of the human body. Biogenic – abiogenic interactions in natural and anthropogenic systems. Lecture Notes in Earth System Sciences. Springer, Cham. 2016;1:425–442. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24987-2_33Frank-Kamenetskaya O.V., Izatulina A.R., Kuz’mina M.A. Ion substitutions, non-stoichiometry, and formation conditions of oxalate and phosphate minerals of the human body. Biogenic – abiogenic interactions in natural and anthropogenic systems. Lecture Notes in Earth System Sciences. Springer, Cham. 2016;1:425–442. https:// doi.org/10.1007/978-3-319-24987-2_33Соколова Т.А. Низкомолекулярные органические кислоты в почвах: источники, состав, содержание, функции в почвах (обзор). Почвоведение. 2020;(5):559–575. https://doi.org/10.31857/S0032180X20050159Sokolova T.A. Low-molecular-weight organic acids in soils: sources, composition, concentrations, and functions: a review. Eurasian Soil Science. 2020;53(5):580–594. https://doi.org/10.31857/S0032180X20050159Mandarino J.A., Witt N.V. Weddellite from Biggs, Oregon, U.S.A. The Canadian Mineralogist. 1983;21: 503–508.Mandarino J.A., Witt N.V. Weddellite from Biggs, Oregon, U.S.A. The Canadian Mineralogist. 1983;21: 503–508.Echigo T. et al. Re-investigation of the crystal structure of whewellite [Ca(C2O4)·H2O] and the dehydration mechanism of caoxite [Ca(C2O4)·3H2O]. Mineralogical Magazine. 2005;69:77–88. https://doi.org/10.1180/0026461056910235Echigo T. et al. Re-investigation of the crystal structure of whewellite [Ca(C2O4)·H2O] and the dehydration mechanism of caoxite [Ca(C2O4)·3H2O]. Mineralogical Magazine. 2005;69:77–88. https://doi.org/10.1180/0026461056910235Basso R., Lucchetti G., Zefiro L., Palenzona A. Caoxite Ca(H2O)3(C2O4) a new mineral from the Cerchiara mine, northern Apennines, Italy. Neues Jahrbuch fur Mineralogie. 1997;2:84–96. https://doi.org/10.1127/njmm/1997/1997/84Basso R., Lucchetti G., Zefiro L., Palenzona A. Caoxite Ca(H2O)3(C2O4) a new mineral from the Cerchiara mine, northern Apennines, Italy. Neues Jahrbuch fur Mineralogie. 1997;2:84–96. https://doi.org/ https://doi.org/10.1127/njmm/1997/1997/84Жемчужников Ю.А., Гинзбург А.И. Основы петрологии углей. М.: Изд-во АН СССР:1960.Zhemchuzhnikov Yu.A., Ginzburg A.I. Fundamentals of coal Petrology. Moscow 1960 (In Russ.)Книпович Ю.Н., Комков А.И., Нефедов Е.И. О степановите и новом минерале жемчужниковите. Труды ВСЕГЕИ, 1963;(3):131–135.Knipovich Yu.N., Komkov A.I., Nefedov Ye.I. About stepanovite and the new mineral zhemchuzhnikovite. Trudy VSYeGYeI. 1963;(3):131–135. (In Russ.)Wilson M. J., Jones D., Russell L. D. Glushinskite, a naturally occurring magnesium oxalate. Mineralogical magazine. 1980;43(331):837–840. https://doi.org/10.1180/minmag.1980.043.331.02Wilson M. J., Jones D., Russell L. D. Glushinskite, a naturally occurring magnesium oxalate. Mineralogical magazine. 1980;43(331):837–840. https://doi.org/10.1180/minmag.1980.043.331.02Васильева Т.И., Заякина Н.В. Современное минералообразование и сезонные минералы Эндыбальского сереброрудного узла (Западное Верхоянье, Якутия). Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России: Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции: в 2-х томах, 10–12 апреля 2019 года. Том 1. Якутск: Издательский дом СВФУ; 2019:18–22.Vasileva T.I., Zayakina N.V. Modern mineral formation and seasonal minerals of the Endybal silver ore cluster (Western Verkhoyansk, Yakutia). Geology and mineral resources of the North-East of Russia: Proceedings of the 9th All-Russian Scientific and Practical Conference: in 2 volumes, April 10–12, 2019. Volume 1. Yakutsk: NEFU Publishing House; 2019:18–22. (In Russ.)Васильева Т.И., Заякина Н.В., Легостаева Я.Б., Шадринова О.В. Находка уэдделлита в Западной Якутии. Записки Российского минералогического общества. 2022:151(2):70–78. https://doi.org/10.31857/S0869605522020095Vasileva T.I., Zayakina N.V., Legostaeva Ya.B., Shadrinova O.V. Find of weddellite in Western Yakutia. Zapiski RMO (Proceedings of the Russian Mineralogical Society) 2022;151(2):100–108. (In Russ.)] https://doi.org/10.31857/S0869605522020095Изатулина А.Р., Франк-Каменецкая О.В., Гуржий В.В., Кузьмина М.А., Зеленская М.С. Кристаллохимия природных и синтетических оксалатов двухвалентных катионов. Минералогические музеи - 2019. Минералогия вчера, сегодня, завтра: Материалы конференции, посвященной 200-летию кафедры минералогии Санкт-Петербурского государственного университета, Санкт-Петербург, 17–19 сентября 2019 года. СПб.:СПбГУ;2019:72–73.Izatulina A.R., Frank-Kamenetskaya O.V., Gurzhiy V.V., Kuzmina M.A., Zelenskaya M.S. Crystal chemistry of natural and synthetic oxalates of divalent cations. Mineralogical Museums - 2019. Mineralogy yesterday, today, tomorrow: Сonference proceedings dedicated to the 200th anniversary of the Department of Mineralogy of St. Petersburg State University, St. Petersburg, September 17-19, 2019. Saint Petersburg: Saint Petersburg State University; 2019:72–73. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.