Бактерии могут влиять на накопление наночастиц золота в хвое ели
Новое исследование впервые обнаружило связь между бактериями, живущими в хвое ели обыкновенной, и наночастицами золота. Это открытие может проложить путь к экологически безопасным методам поиска золота, а изучение аналогичных процессов у мхов может также помочь удалять металлы из вод, загрязнённых горнодобывающей промышленностью.
Исследование "Biomineralized gold nanoparticles along with endophytic bacterial taxa in needles of Norway spruce (Picea abies)" опубликовано в Environmental Microbiome.
"Наши результаты позволяют предположить, что бактерии и другие микробы, живущие внутри растений, могут влиять на накопление золота в деревьях", — говорит постдокторант Кайса Лехосмаа из Университета Оулу, Финляндия.
Давно известно, что месторождения полезных ископаемых высвобождают ионы в результате окисления и бактериальной активности. Эти ионы мигрируют в поверхностные почвы, где растения поглощают воду и питательные вещества. Из-за этого металлы можно обнаружить в растениях — или даже в снегу — с помощью чувствительных приборов.
"Такие биогеохимические методы уже используются при поиске полезных ископаемых, но это новое исследование углубляет наше понимание того, что на самом деле происходит в этом процессе", — объясняет исследователь-профессор Маарит Миддлтон из Геологической службы Финляндии (GTK).
Растения содержат в своих тканях широкий спектр видов микробов. "Эти так называемые эндофитные микробы могут играть роль в процессах биоминерализации растений", — отмечает профессор Анна Мария Пирттиля из Университета Оулу.
При биоминерализации неорганические вещества и минералы, такие как золото, накапливаются и затвердевают внутри растительных тканей как часть защитных механизмов растения. Однако процесс биоминерализации остаётся малоизученным — он происходит не всегда, а когда происходит, то может быть спорадическим и локализованным.
Выявление механизмов и факторов, стоящих за биоминерализацией, является ключом к пониманию источников элементов и разработке растительных приложений в биогеохимических исследованиях и не только.
"Наше недавнее исследование предоставляет предварительные доказательства того, как золото попадает в побеги растений и как наночастицы золота могут образовываться внутри хвои", — объясняет доктор Лехосмаа. "В почве золото присутствует в растворимой, жидкой форме. Переносимое водой, золото перемещается в хвою ели. Затем микробы дерева могут осаждать это растворимое золото обратно в твёрдые наноразмерные частицы".
Однако эту "золотую пыль" нельзя увидеть невооружённым глазом, а наночастицы — размером всего в одну миллионную миллиметра — слишком малы для сбора в коммерческих целях.
В исследовании учёные из Университета Оулу и Геологической службы Финляндии собрали 138 образцов хвои с 23 елей на спутниковом месторождении золотого рудника Киттиля в Финляндии. В четырёх деревьях наночастицы золота были обнаружены внутри хвои, окружённые бактериальными биоплёнками. Секвенирование ДНК этих биоплёнок показало, что определённые группы бактерий — такие как P3OB-42, Cutibacterium и Corynebacterium — были более распространены в хвое, содержащей золото.
"Это позволяет предположить, что эти специфические бактерии, ассоциированные с елью, могут способствовать превращению растворимого золота в твёрдые частицы внутри хвои. Это понимание полезно, поскольку скрининг таких бактерий в листьях растений может облегчить поиск золота", — говорит доктор Лехосмаа.
Результаты закладывают основу для биологических и экологически безопасных методов разведки полезных ископаемых. Аналогичные подходы также могут быть применены к другим минералам и растениям, помимо ели. "Металлы могут, например, осаждаться в тканях мхов. Изучение биоминерализации также позволяет нам исследовать, как бактерии и микробы, живущие в водных мхах, могут помочь удалять металлы из воды", — говорит доктор Лехосмаа.