Унікальний симбіоз: як бактерії у хвої ялини створюють наночастинки золота

Фінські науковці виявили вражаючий приклад природної синергії між світом рослин та мікробіологією, що безпосередньо стосується циклу накопичення дорогоцінного металу. Дослідники зафіксували, що мікроорганізми, які постійно мешкають у хвої ялини звичайної (Picea abies), беруть активну участь у процесі формування наночастинок золота. Ця важлива інформація, оприлюднена у фаховому виданні BMC Microbiology, кардинально змінює усталені уявлення про взаємозв'язок між глибокими підземними покладами, наземною флорою та мікроорганізмами. Відкриття підкреслює, наскільки складними та неочевидними можуть бути шляхи міграції металів у навколишньому середовищі, демонструючи, що рослини є активними учасниками геохімічних процесів, а не просто пасивними спостерігачами.

Колектив фахівців з Університету Оулу та Геологічної служби Фінляндії провів надзвичайно ретельний аналіз, який став основою для цього відкриття. Вони зібрали 138 зразків хвої з 23 ялин, які зростали у безпосередній близькості від найбільшого в Європі золотодобувного підприємства — рудника Кіттіля. У результаті дослідження, лише у зразках, взятих із чотирьох дерев, було виявлено мікроскопічні частки золота. Ці частки були інкапсульовані у біоплівки, утворені бактеріями, що чітко вказує на їхню біологічну природу та активну участь мікрофлори. Подальший аналіз ДНК чітко засвідчив домінування певних мікробних родів, зокрема Cutibacterium та Corynebacterium, саме у цих "золотоносних" зразках. Це дозволило вченим припустити, що саме ці мікроорганізми, що є ендофітами, відіграють ключову роль у хімічному відновленні розчиненого золота до його металевої форми.

Суть встановленого біогеохімічного механізму досить елегантна і циклічна: розчинні іони золота, які природним шляхом вимиваються з надр землі та поглинаються кореневою системою рослин, транспортуються вгору, досягаючи хвої. Саме там, завдяки життєдіяльності ендофітних бактерій, розчинена речовина піддається відновленню, осідає та знову перетворюється на твердий стан, формуючи наночастинки розміром лише близько кількох нанометрів. Хоча обсяг цього природного «врожаю» є мізерним і не має жодної комерційної цінності для промислового видобутку, сам факт існування такого механізму відкриває нові обрії для геологорозвідки та біомоніторингу. Подібне явище, відоме у науці як біомінералізація, вже спостерігалося раніше, наприклад, у листі австралійських евкаліптів, які також можуть накопичувати золото. Однак у цьому випадку, фінські дослідники вперше встановили прямий і стійкий зв'язок із постійною мікробною спільнотою, що функціонує всередині самої рослини, а не просто на її поверхні чи в ґрунті.

Розуміння цього унікального природного процесу має потенціал стати важливим каталізатором для розробки інноваційних та екологічно чистих методів пошуку цінних ресурсів. Це пропонує більш гармонійний та менш інвазивний підхід до дослідження земних надр, використовуючи рослини як природні біоіндикатори, що здатні вказувати на приховані поклади. Цікаво відзначити, що паралельно з цим природним феноменом, людство вже давно використовує споріднені процеси у промислових масштабах. Йдеться про технологію бактеріального вилуговування (або біогідрометалургію), що базується на здатності мікроорганізмів окислювати сульфіди, дозволяючи прискорити вивільнення золота зі стійких руд. Історично, ще у 1974 році в СРСР було запущено першу дослідну установку для біогідрометалургійної переробки. Сьогодні подібні технології є високотехнологічними та успішно застосовуються, наприклад, на Олімпіадинському родовищі, для ефективного вилучення металу, який інакше був би замкнений у складній сульфідній оболонці. Таким чином, мікроорганізми виявляються незамінними помічниками як у природних геохімічних циклах, що формують наночастинки, так і в сучасній гірничодобувній промисловості, підвищуючи ефективність видобутку.