Тайны золотых иголок: учёные разгадали, как деревья накапливают драгоценный металл

Учёные из Финляндии обнаружили необычную связь между бактериями, живущими в хвое норвежской ели, и крошечными частицами золота. Это открытие может не только изменить подход к разведке драгоценного металла, но и помочь очистить воду от загрязнений, связанных с горнодобывающей промышленностью. Исследование опубликовано в журнале Environmental Microbiome и уже вызвало интерес в научных кругах.

Золото, спрятанное в иголках

Обычно золото ассоциируется с глубинными породами, шахтами и реками, а не с лесами и деревьями. Однако команда финских исследователей доказала, что микроскопические следы драгоценного металла можно найти даже в хвое ели.

"Наши результаты показывают, что бактерии и другие микробы, живущие внутри растений, могут влиять на накопление золота в деревьях", — пояснила микробиолог Кайса Лехосмаа из Университета Оулу.

Выяснилось, что ионы золота, образующиеся при окислении минералов, поднимаются с водой из почвы и попадают в растения. Там, в крошечных тканях хвои, микробы превращают растворённое золото в твёрдые наночастицы.

Роль микробов в биоминерализации

Феномен, при котором неорганические вещества превращаются в твёрдые кристаллы внутри живых тканей, называется биоминерализацией. У растений этот процесс служит защитным механизмом, но, как оказалось, способен создавать и нечто удивительное — золотые точки в хвое.

Пока известно, что биоминерализация возникает не у всех растений и может зависеть от множества факторов: состава почвы, климата, присутствия определённых видов микробов и даже генетических особенностей дерева.

"Эти так называемые эндофитные микробы могут играть роль в процессах биоминерализации растений", — отметила профессор Анна Мария Пирттиля из Университета Оулу.

Как это работает: путь золота от земли к иголке

1. В горных породах происходит естественное окисление, выделяющее ионы золота.

2. С грунтовыми водами они поднимаются ближе к поверхности.

3. Корни ели впитывают воду с этими ионами.

4. Ионы проникают в ткани хвои.

5. Бактерии, обитающие внутри иголок, осаждают растворённое золото в виде наночастиц.

Эти частицы крошечные — их размер составляет миллионную долю миллиметра. Увидеть их можно только под мощным электронным микроскопом.

Исследование под микроскопом

Учёные из Университета Оулу и Геологической службы Финляндии (GTK) собрали 138 образцов хвои с 23 деревьев в районе золотого рудника Киттиля — крупнейшего месторождения золота в Европе.

В четырёх из этих деревьев обнаружились золотые наночастицы, окружённые бактериальными биоплёнками. Анализ ДНК показал, что в хвое с золотом чаще встречаются бактерии P3OB-42, Cutibacterium и Corynebacterium.

"Это говорит о том, что эти специфические бактерии, связанные с елью, могут способствовать превращению растворимого золота в твёрдые частицы внутри хвои", — сказала Кайса Лехосмаа.

Сравнение методов поиска золота

Преимущество нового подхода в том, что он не требует бурения или химических реагентов, а значит, не вредит окружающей среде.

А что если деревья смогут искать золото за нас?

Если развить эту технологию, в будущем леса смогут служить природными индикаторами залежей металлов. С помощью анализа микробов в растениях геологи смогут определять наличие золота под землёй, не нарушая ландшафт. Это особенно важно для регионов с хрупкой экосистемой, где традиционная добыча может нанести непоправимый вред.

"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", — пояснила профессор Маарит Миддлтон из Геологической службы Финляндии.

Плюсы и минусы метода

Применение открытия

Биоминерализация может стать инструментом экоразведки - способа изучать подземные ресурсы без вмешательства в экосистему. Но это лишь одно направление. Второе — очистка воды.

Учёные предполагают, что похожие механизмы действуют и в мхах, которые растут в заболоченных районах или у стоков шахт. Если бактерии в этих мхах способны осаждать металлы, их можно использовать для удаления токсичных примесей — например, свинца, меди или ртути — из загрязнённых вод.

FAQ

Можно ли добывать золото из ели?
Нет. Наночастицы слишком малы и находятся в микроскопических количествах. Это не способ обогащения, а метод поиска.

Какие ещё растения способны накапливать металлы?
Мхи, осоки, тополя и эвкалипты. Некоторые виды используют для мониторинга состояния почвы и атмосферы.

Где проводилось исследование?
В Финляндии, на территории рудника Киттиля, одном из крупнейших источников золота в Европе.

Зачем нужны бактерии при разведке?
Они помогают выявить участки, где золото из подземных источников мигрирует ближе к поверхности.

Можно ли использовать этот метод для других металлов?
Да, биогеохимические подходы уже тестируются для меди, никеля и серебра.

Мифы и правда

Миф: Хвойные деревья могут "выращивать" золото.
Правда: Они не производят металл, а только накапливают следы его соединений.

Миф: Золото в растениях видно под микроскопом как крошки.
Правда: Наночастицы слишком малы, чтобы различить их даже с помощью обычного микроскопа.

Миф: Метод опасен для леса.
Правда: Исследования не нарушают структуру дерева и безопасны для экосистемы.

3 интересных факта

1. Впервые золотые наночастицы в растениях были найдены в эвкалиптах Австралии в 2013 году.

2. В Финляндии на долю рудника Киттиля приходится более половины всей добычи золота в Европе.

3. Некоторые виды мхов способны поглощать до 80% тяжёлых металлов из сточных вод.

Исторический контекст

• XIX век - начало геохимических методов поиска руд.

• 1970-е годы - развитие экологической геологии.

• 2010-е - появление идей биогеохимической разведки.

• 2020-е - использование микробов для экологического мониторинга.

Учёные планируют исследовать и другие растения северных лесов. Возможно, именно микроскопические жители хвои станут основой нового поколения экологически чистых технологий в геологии и водоочистке.