Молекулярная природа взаимодействия органического и минерального компонентов биогенного минерала остается неизвестной. В ней скрыт весьма интересный механизм, приводящий к кратковременным остановкам роста биогенных кристаллов и существенно ограничивающий рост всего минерально-органического агрегата. Так, биологическая минерализация в процессе формирования жемчуга проходит в полном соответствии с моделью обволакивающих пленок. Однако рост призматических кристаллов жемчужины многократно прерывается. Кратковременные остановки в росте кристаллов отчетливо фиксируются скоплениями темного органического вещества; оно продолжает выделяться, несмотря на прекращение роста арагонита, и покрывает торцы его кристаллов маломощными слоями. В дальнейшем рост кристалла арагонита возобновляется, а чрезмерное выделение органики прекращается. Другими словами, процесс минералообразования внутри организма происходит скачками. Многократное повторение этого процесса придает формирующемуся минерально-органическому агрегату концентрически-зональное строение. Причины зональности разные. Возможно, зональное строение жемчужины отражает периодичность дефектной структуры органических молекул матрицы или же до деталей наследует тонкую структуру их, в частности нередко наблюдаемую поперечную исчерченность. Не исключено, что зональная структура жемчуга и других биогенных кристаллов связана с ростовыми пульсациями, которые могут быть вызваны частыми изменениями температуры воды, ее состава, условиями питания моллюсков и другими факторами.
На морфологию выпадающих из раствора биогенных кристаллов существенно влияют примеси некоторых химических элементов. Они тормозят или ускоряют рост кристаллических граней, иногда способствуют закрученности кристаллов. В ряде случаев при преобладании в растворе стронция из него выпадает арагонит, а при большом количестве магния — кальцит. На скорость роста биогенных минералов воздействует также величина pH раствора.
Своеобразным регистратором процессов, сопровождающих биоминерализацию, является изменение изотопного состава ряда элементов. Это изменение очень невелико, так что изотопный состав элементов можно считать практически постоянным. Однако масштабы явлений, происходящих в организмах, и их продолжительность приводят к некоторому разделению изотопов, поддающемуся измерению на современных масс-спектрометрах. При исследовании изотопных эффектов углерода и кислорода необходимо учитывать биологический фактор, под которым подразумевается закономерное распределение изотопов химических элементов в объектах живой материи. Наиболее вероятной причиной биологического фракционирования изотопов углерода и кислорода при образовании органических карбонатов, в том числе и жемчуга, следует считать участие в этом процессе метаболической углекислоты, обедненной «тяжелыми» изотопами. Красивые жемчужины образуются в узком интервале изменения соотношения изотопов кислорода.
