Новое исследование, проведённое учёными из Университета Оулу в Финляндии, показало удивительную способность европейской ели (Picea abies) — собирать наночастицы золота из окружающей среды. Но сама ель делает это не в одиночку: ей помогают бактерии, живущие внутри её тканей. Эти микроорганизмы играют ключевую роль в процессе, который может изменить подход к поиску месторождений золота и расширить наше понимание взаимодействия живых организмов с минералами.
«Наши результаты показывают, что бактерии и другие микроорганизмы, живущие в растениях, могут влиять на накопление золота в деревьях», — говорит эколог Кайса Лехосма, автор исследования.
Как это работает?
Речь идёт об эндофитных бактериях — микроорганизмах, которые живут внутри растений, не вызывая болезней. Они находятся в симбиозе с деревом: помогают ему усваивать питательные вещества, вырабатывать гормоны, защищаться от стрессов и участвовать в других жизненно важных процессах. В случае с елью эти бактерии способны выделять растворимые формы золота, которые дерево затем поглощает через корни вместе с водой.
Этот процесс называется биоминерализацией — естественным образованием минералов внутри живых организмов. В данном случае бактерии, вероятно, концентрируют частицы золота и снижают их токсичность, делая металл доступным для дерева. Это не просто случайное накопление, а результат сложных биохимических взаимодействий между растением и его микробиомом.
Где проводилось исследование?
Учёные изучали ели, растущие рядом с рудником Киттила на севере Финляндии. Это крупнейшее месторождение золота в Европе, и его окрестности стали идеальной площадкой для изучения взаимодействия деревьев с металлом. Исследователи собрали 138 образцов хвои с 23 деревьев и провели детальный анализ.
Результаты оказались неожиданными: в хвое четырёх деревьев были обнаружены наночастицы золота. Это крошечные частицы, размером всего одну миллионную миллиметра, которые невозможно увидеть невооружённым глазом. Однако их наличие подтверждает, что дерево действительно поглощает золото из окружающей среды.
Роль бактерий в накоплении золота
Наночастицы золота, найденные в хвое, были окружены биоплёнкой — защитной оболочкой, которую бактерии создают для выживания. Эта биоплёнка состоит из полисахаридов и белков, и её наличие указывает на активную роль микроорганизмов в накоплении металла.
В частности, были идентифицированы бактерии родов P3OB-42, Cutibacterium и Corynebacterium. Эти микроорганизмы не только выживают внутри растительных тканей, но и, судя по всему, участвуют в преобразовании золота в форму, пригодную для поглощения деревом.
Интересно, что в хвое, содержащей золото, наблюдалось меньшее разнообразие видов бактерий. Это может означать, что определённые типы микроорганизмов особенно эффективны в работе с металлом, а другие — менее устойчивы к его присутствию. Такое снижение разнообразия может быть связано с тем, что золото оказывает стрессовое воздействие на микробную среду, и выживают только те бактерии, которые умеют с ним взаимодействовать.
Почему это важно?
Конечно, никто не собирается рубить ели ради добычи золота — его слишком мало. Наночастицы слишком малы, чтобы извлекать их экономически выгодно. Но сама способность деревьев поглощать золото может стать ценным инструментом для геологов.
Если в хвое дерева обнаруживаются следы золота, это может указывать на наличие месторождения под землёй. Таким образом, деревья становятся своеобразными биологическими индикаторами, которые помогают находить полезные ископаемые без бурения и разрушения ландшафта.
«Выявление таких бактерий в листьях может облегчить поиск золота», — отмечает Лехосма.
Потенциальные применения
Результаты исследования могут быть полезны в нескольких областях:
- Геология: деревья могут использоваться как индикаторы наличия золота и других металлов;
- Экология: понимание микробных процессов помогает оценивать устойчивость лесных экосистем;
- Биотехнологии: бактерии, способные работать с металлами, могут применяться в очистке почвы и воды;
- Сельское хозяйство: изучение микробиома растений может привести к созданию более устойчивых культур;
- Горная промышленность: биологические методы разведки могут снизить затраты и экологические риски.
Что это значит для науки?
Это исследование открывает новые горизонты в понимании взаимодействия растений и микроорганизмов с окружающей средой. Оно показывает, что деревья — не просто пассивные участники экосистемы, а активные агенты, способные собирать и перерабатывать вещества, включая металлы.
Кроме того, работа подчёркивает важность изучения микробиома растений — совокупности всех микроорганизмов, живущих внутри них. Эти бактерии могут играть ключевую роль в здоровье растений, их устойчивости к загрязнению и способности адаптироваться к сложным условиям.
Будущее исследований
Учёные планируют продолжить изучение микробиологических механизмов, лежащих в основе биоминерализации. В частности, важно понять, какие гены отвечают за способность бактерий взаимодействовать с металлами, как они регулируют этот процесс и можно ли использовать эти знания в прикладных целях.
Также интерес представляет возможность создания искусственных систем, имитирующих природные процессы. Например, можно разработать биосенсоры на основе растительных тканей и бактерий, которые будут реагировать на присутствие золота или других металлов в почве.
Заключение
Европейская ель, благодаря своим внутренним бактериям, способна собирать золото из окружающей среды. Это не делает её источником богатства, но превращает в ценный инструмент для науки. Исследование, проведённое в Финляндии, показывает, как тесно связаны растения, микроорганизмы и геологические процессы. И хотя золото в хвое — это всего лишь наночастицы, их присутствие может рассказать многое о том, что скрывается под землёй.