새로운 연구 분야 중 한 가지는 생물학적 과정에 의해 광물이 생성되는 생광물화이다. 이 과정을 통해 생명체의 조직은 단단한 경도를 가지게 된다. 지구상에 존재하는 거의 모든 생명체에서 생광물화 반응이 일어나며, 현재까지 60가지 이상의 광물이 생광물화 반응을 통해 자연적으로 합성되는 것으로 알려져 있다. 이 경계영역 분야는 무기화학, 생물학, 생화학, 재료과학 등을 포함하고 있다.
일상적인 광물과 생광물 간의 중요한 차이는 생광물은 그들이 필요한 모양을 갖추도록 특성적으로 성장한다는 것이다. 신체의 골격으로 사용되는 것 이외에 생광물은 다른 기능, 즉 도구로서, 센서의 부품으로서 기능을 가지며, 기계적 방어에 사용되기도 한다.
치아는 가장 일상적인 광물 도구이다. 척추동물 치아의 에나멜 층은 주로 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)이지만, 모든 생물이 그런 것은 아니다. 바다에 사는 연체동물인 딱지조개류는 치아 역할을 하는 산화철(Fe3O4, magnetite) 결정을 합성한다.
우리는 귀 내부에 중력이나 관성에 감응하는 센서를 갖고 있다. 이들은 방추형이며 탄산칼슘의 아라고나이트(aragonite) 형태가 쌓인 것이다. 탄산칼슘은 밀도가 상대적으로 높기 때문에 주위의 감응하는 세포들에 대한 이 광물의 질량의 움직임으로 가속의 방향과 강도를 알 수 있게 된다.
박테리아 중 한 종류는 자성을 띠는 산화철을 축적하는데, 이 물질은 지구의 자기장(Earth’s magnetic field)에 대한 자신들의 방향을 가늠하는 데 이용한다. 사람을 비롯한 동물의 생광물의 정교한 선택과 생성, 그리고 기능은 경이롭고 신비롭다.
성게(sea urchin)는 기계적 방어의 한 가지 예를 제공한다. 이들은 방어를 위해 탄산칼슘으로 이루어진 길고 강한 바늘을 합성한다. 이 바늘 결정은 두툼한 방해석이 아라고나이트 결정과는 상이하다.
보통 실리카라고 하는 이산화규소도 동식물에서 흥미롭고 유익한 자료를 제공한다. 식물들은 잎이나 줄기를 뻣뻣하게 만들기 위해 실리카를 이용한다. 먹이사슬로 더 넓혀서 생각해 보면, 초식동물들은 상당량의 실리카를 섭취·배출한다.
사람은 하루에 규소를 30㎎ 정도 소모한다. 아침에 먹는 시리얼, 그리고 물과 음료수 등으로부터 충당한다. 우리 몸에 생물학적으로 이용 가능한 것은 물에 용해된 규소산(silicic acid)이다. 규소(Si)를 첨가해 흡수율을 높인 기능성 식품이 새로운 건강보조식품으로 각광을 받을 수도 있을 것이다.
또한 이산화규소 결정은 여러 가지 식물의 방어에 이용된다. 이들 중의 한 가지가 쐐기풀(stinging nettle)이다. 이의 쐐기털(stinging hair)의 날카로운 끝은 실리카로 구성되어 있다. 규소가 지각에서 두 번째로 풍부한 원소라는 측면에서 식물들이 이를 선택한 것은 절묘하고 다양한 의미를 내포하고 있다.
어린 연어에 대한 연구에서 규소가 방어적인 역할을 하고 있다는 것도 밝혀져 있다. 알루미늄이 함유되어 있는 물속에서 연어는 대략 48시간 내에 죽는다. 그렇지만 알루미늄이온과 규소산을 함께 넣어준 물속에서 연어는 잘 자란다.
이 이산화규소는 인간의 삶에 다양한 측면으로 영향을 미친다. 이 물질은 모래와 유리의 주성분이다. 규소의 용도는 컴퓨터를 비롯한 다른 전자제품에 사용되는 반도체 부품 제조 등이다. 전자산업에 이용되는 규소의 순도는 아주 높아야 한다. 이 반도체 관련 전자제품의 뿌리를 살펴보면, 한 줌의 모래로부터 지구가 하나가 됐다.
