Бактерии могут влиять на накопление золотых наночастиц в хвое ели

Фото из открытых источников

Новое исследование впервые выявило связь между бактериями, обитающими в хвое норвежской ели, и наночастицами золота. Это открытие может проложить путь к созданию экологически безопасных методов разведки золота, а изучение аналогичных процессов во мхах может также помочь в удалении металлов из вод, загрязнённых горнодобывающей промышленностью. Исследование было опубликовано в журнале Environmental Microbiome.

«Наши результаты показывают, что бактерии и другие микробы, живущие внутри растений, могут влиять на накопление золота в деревьях», — говорит Кайса Лехосмаа из Университета Оулу, Финляндия.

Давно известно, что минеральные отложения выделяют ионы в результате окисления и деятельности бактерий. Эти ионы мигрируют на поверхность почвы, где растения поглощают воду и питательные вещества. Благодаря этому металлы можно обнаруживать в растениях, а также в снеге, с помощью чувствительных приборов.

«Подобные биогеохимические методы уже применялись при разведке полезных ископаемых, но это новое исследование расширяет наше понимание того, что на самом деле происходит в этом процессе», — объясняет профессор Маарит Миддлтон из Геологической службы Финляндии (GTK).

В тканях растений обитает множество видов микроорганизмов. «Эти так называемые эндофитные микробы могут играть роль в процессах биоминерализации растений», — отмечает профессор Анна Мария Пирттиля из Университета Оулу.

В процессе биоминерализации неорганические вещества и минералы, такие как золото, накапливаются и затвердевают внутри растительных тканей, что является частью защитных механизмов растения. Однако процесс биоминерализации остаётся недостаточно изученным: он происходит не всегда, а если и происходит, то может быть спорадическим и локальным.

Определение механизмов и факторов, лежащих в основе биоминерализации, является ключом к пониманию источников элементов и разработке приложений на основе растений в биогеохимических исследованиях и за их пределами.

«Наше недавнее исследование предоставляет предварительные данные о том, как золото проникает в побеги растений и как наночастицы золота могут образовываться внутри хвои», — объясняет Лехосмаа. «В почве золото присутствует в растворимой жидкой форме. Переносимое водой золото попадает в хвою ели. Микробы, обитающие в хвое, затем могут осаждать это растворимое золото обратно в твёрдые наночастицы».

Однако эту золотую пыль невозможно увидеть невооруженным глазом, а наночастицы — размером всего одну миллионную долю миллиметра — слишком малы, чтобы их можно было собирать для коммерческого использования.

В ходе исследования исследователи из Университета Оулу и Геологической службы Финляндии собрали 138 образцов хвои с 23 елей на месторождении полезных ископаемых, расположенном на территории золотого рудника Киттиля в Финляндии. У четырёх деревьев внутри хвои были обнаружены золотые наночастицы, окружённые бактериальными биоплёнками. Секвенирование ДНК этих биоплёнок показало, что определённые группы бактерий, такие как P3OB-42, Cutibacterium и Corynebacterium, чаще встречаются в хвое, содержащей золото.

«Это говорит о том, что эти специфические бактерии, связанные с елью, могут способствовать превращению растворимого золота в твёрдые частицы внутри хвои. Это открытие полезно, поскольку скрининг таких бактерий в листьях растений может облегчить поиск золота», — говорит Лехосмаа.

Полученные результаты закладывают основу для разработки биобезопасных и экологически безопасных методов разведки полезных ископаемых. Аналогичные подходы могут быть применены и к другим минералам и растениям, помимо ели. «Металлы, например, могут осаждаться в тканях мхов. Изучение биоминерализации также позволяет нам понять, как бактерии и микробы, обитающие в водных мхах, могут способствовать удалению металлов из воды», — говорит Лехосмаа.