Biomineralization is an active, biologically governed process of mineral formation, established early on in the history of life. The appearance of biomineralizing organisms heavily influenced the course of evolution, leading to the development of the large diversity of the extant taxa. Yet, we are still only beginning to grasp the intricate, genetically regulated mechanisms involved. Since prokaryotic organisms were the first to emerge from the primordial environments, we investigated bacteria–mineral interactions using titration and gas diffusion systems adapted to emulate conditions, which may have facilitated the development of biomineralization initially. By screening the minerals and bacteria from titration experiments with scanning electron microscopy, we discovered a broad spectrum of behavioral strategies employed by bacteria confronted with calcification, which fell into three main categories: (1) evasion of mineralization by the formation of the biofilm, (2) random embedding into the mineral, and (3) control over the mineral shape during its formation. The latter phenomenon we termed pseudo-biomineralization. Our experiments indicate that pseudo-biomineralization is an active process obligatorily reliant on the external calcifying conditions and allowing considerable degree of control over mineral shape, thus producing structures reminiscent of true biominerals. Here, we describe this notion for the first time, thus providing vital insight into the genesis of a transitional stage to calcium carbonate-based biomineralization systems.

中文翻译：

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伪生物矿化：微生物形成的复杂矿物结构

生物矿化是生命历史早期建立的一种活跃的，生物控制的矿物质形成过程。生物矿化生物的出现在很大程度上影响了进化的过程，从而导致现存分类单元的多样性的发展。但是，我们仍然才刚刚开始掌握所涉及的复杂的，基因调控的机制。由于原核生物是最早从原始环境中出现的生物，因此我们使用适于模拟条件的滴定和气体扩散系统研究了细菌与矿物质的相互作用，这可能最初促进了生物矿化的发展。通过使用扫描电子显微镜对滴定实验中的矿物质和细菌进行筛选，我们发现了面对钙化的细菌所采用的各种行为策略，这些策略可分为三大类：（1）通过形成生物膜逃避矿化作用；（2）随机嵌入矿物中；以及（3）控制形成过程中的矿物形状。我们将后一种现象称为伪生物矿化。我们的实验表明，假生物矿化是一个活跃的过程，必须依赖于外部钙化条件，并且可以相当程度地控制矿物质的形状，因此产生的结构让人联想到真正的生物矿物质。在这里，我们首次描述了此概念，从而提供了对基于碳酸钙的生物矿化系统过渡阶段成因的重要见识。（1）通过形成生物膜来逃避矿化作用；（2）随机嵌入矿物中；以及（3）在矿物形成过程中控制矿物形状。我们将后一种现象称为伪生物矿化。我们的实验表明，假生物矿化是一个活跃的过程，必须依赖于外部钙化条件，并且可以相当程度地控制矿物质的形状，因此产生的结构让人联想到真正的生物矿物质。在这里，我们首次描述了此概念，从而提供了对基于碳酸钙的生物矿化系统过渡阶段成因的重要见识。（1）通过形成生物膜来逃避矿化作用；（2）随机嵌入矿物中；以及（3）在矿物形成过程中控制矿物形状。我们将后一种现象称为伪生物矿化。我们的实验表明，假生物矿化是一个活跃的过程，必须依赖于外部钙化条件，并且可以相当程度地控制矿物质的形状，因此产生的结构让人联想到真正的生物矿物质。在这里，我们首次描述了此概念，从而提供了对基于碳酸钙的生物矿化系统过渡阶段成因的重要见识。我们将后一种现象称为伪生物矿化。我们的实验表明，假生物矿化是一个活跃的过程，必须依赖于外部钙化条件，并且可以相当程度地控制矿物质的形状，因此产生的结构让人联想到真正的生物矿物质。在这里，我们首次描述了此概念，从而提供了对基于碳酸钙的生物矿化系统过渡阶段成因的重要见识。我们将后一种现象称为伪生物矿化。我们的实验表明，假生物矿化是一个活跃的过程，必须依赖于外部钙化条件，并且可以相当程度地控制矿物质的形状，因此产生的结构让人联想到真正的生物矿物质。在这里，我们首次描述了此概念，从而提供了对基于碳酸钙的生物矿化系统过渡阶段成因的重要见识。