Eglėse gyvena mikroorganizmai, kurie keičia lapų ir spyglių cheminę sudėtį – tačiau mokslas tik dabar pradeda suprasti, kaip tai vyksta.
Mokslininkai pirmą kartą nustatė, kad eglėse gyvenančios bakterijos susijusios su aukso nanodalelių susidarymu.
„Mūsų rezultatai rodo, kad augaluose gyvenančios bakterijos ir kiti mikroorganizmai gali turėti įtakos aukso kaupimuisi medžiuose“, – sako Oulu universiteto doktorantė Kaisa Lehosmaa.
Šis atradimas atveria kelią ekologiškesnei aukso paieškai, o panašūs mikroorganizmų vykdomi procesai samanose galėtų padėti išgauti metalus iš kasybos paveiktų vandenų.
Auksas medžiuose
Pagrindinis klausimas yra paprastas: ar eglės spygliuose gyvenantys mikroorganizmai yra susiję su aukso nanodalelių buvimu? Jei taip, ką tai reiškia augalams, mikroorganizmams ir mineralų paieškai?
Geologai jau seniai žino, kad kai uolienos oksiduojasi ir pradeda veikti bakterijos, mineralų telkiniai išskiria jonus. Šie jonai patenka į paviršinį dirvožemį, kur augalai įsisavina vandenį ir maistines medžiagas, įskaitant metalus. Naudojant jautrius prietaisus, šiuos metalus galima aptikti net augaluose ar sniege.
Oulu universiteto ir Suomijos geologinės tarnybos mokslininkai sutelkė dėmesį į medžius, augančius virš žinomo aukso telkinio Suomijos Laplandijoje, Kittilä aukso kasyklos mineralų telkinyje.
Tokiomis sąlygomis padidėja tikimybė, kad nedidelis kiekis aukso per dirvožemio vandenį patenka į šaknis ir pasiekia spyglius.
„Tokie biogeocheminiai metodai jau buvo naudojami mineralų paieškoje, tačiau šie nauji tyrimai padeda mums geriau suprasti, kas iš tiesų vyksta šio proceso metu“, – aiškina Suomijos geologijos tarnybos mokslų profesorė Maarit Middleton.
Spygliai ir aukso dalelės
Komanda iš 23 norveginių eglių surinko 138 spyglių mėginius – ir suskirstė juos į dvi tyrimo grupes. Viena grupė ieškojo aukso nanodalelių naudodama lauko emisijos skenavimo elektronų mikroskopiją, kartu su energijos dispersine rentgeno spektroskopija.
Ryškus, tankus taškas, atitinkantis aukso rentgeno signalą, laikomas patvirtinta dalele. Kitoje grupėje buvo sekvenuotas standartinis žymeklis genas (16S rRNA), siekiant sudaryti spygliuose gyvenančių bakterijų žemėlapį.
Keturių medžių spygliuose buvo aptiktos aukso nanodalelės. Ten, kur buvo aukso, dalelės dažnai buvo šalia bakterijų ląstelių grupių, įterptų į bioplėvelę – apsauginį, lipnų sluoksnį, kurį bakterijos sukuria, kad galėtų gyventi tankiose bendruomenėse.
Mikroorganizmų pėdsakai
Bioplėvelių DNR sekos tyrimai parodė, kad su aukso turintys spygliai yra susiję tam tikra bakterijų grupe. Tokios taksonominės grupės kaip P3OB-42, Cutibacterium ir Corynebacterium buvo dažniau randamos spygliuose, kuriuose buvo patvirtintas aukso buvimas.
„Tai rodo, kad šios konkrečios su eglėmis susijusios bakterijos gali padėti paversti tirpų auksą į kietas daleles spyglio viduje, – sako dr. K. Lehosmaa. – Ši įžvalga yra naudinga, nes tokių bakterijų paieška augalų lapuose gali palengvinti aukso paiešką.“
Kaip medžių mikroorganizmai gamina auksą
Auksas žemėje gali judėti tirpioje, joninėje formoje su vandeniu. Spyglio viduje bioplėvelės sukuria mikroaplinką, kuri gali pakeisti vietinę chemiją – pakeisti sąlygas taip, kad ištirpęs auksas tampa mažiau tirpus ir pradeda formuoti mažas daleles.
Augalai dažnai izoliuoja metalus, kad užtikrintų sklandų esminių procesų veikimą. Mikroorganizmai naudojasi bioplėvelėmis kaip prieglobsčiu ir gali pasisavinti mikroelementus.
„Mūsų naujausias tyrimas pateikia preliminarius įrodymus, kaip auksas patenka į augalų ūglius ir kaip aukso nanodalelės gali susidaryti spyglių viduje, – aiškina dr. K. Lehosmaa. – Dirvožemyje auksas yra tirpios, skystos formos. Vandens nešamas auksas patenka į eglės spyglius. Tada medžio mikroorganizmai gali šį tirpų auksą nusodinti atgal į kietas, nanodydžio daleles.“
Tiesa, ne kiekviename medyje buvo aukso nanodalelių – ir tai visiškai suprantama. Medžiai naudoja skirtingus vandens takus, o jų mikrobiomos gali skirtis netgi tarp skirtingų šakų.
Praktinės reikšmės
Biogeocheminiai tyrimai jau atliekami imant augalų mėginius, siekiant išsiaiškinti, kas yra po jais. Naujas posūkis – mikrobų tyrimas lapų ir spyglių viduje.
Jei tam tikri mikrobai yra susiję su aukso dalelėmis, tų bakterijų atranka galėtų padėti patobulinti augalų tyrimus. Tai reiškia mažiau aklai gręžiamų skylių, mažiau trikdžių ir didesnes galimybes pasiekti tinkamus tikslus.
Šis metodas nepakeičia geofizikos ar tradicinės geochemijos. Jis papildo kitą įrodymų liniją. Regionuose, kur prieiga yra ribota arba aplinkos rizika yra didelė, tas papildomas signalas gali būti naudingas, teigia mokslininkai.
Ta pati biologija, kuri formuoja metalus spygliuose, gali padėti išgauti metalus iš vandens. Vandens augalai ir jų mikroorganizmai gyvena metalų poveikio zonose upeliuose netoli kasyklų. Jei bioplėvelės ir augalų audiniai skatina ištirpusius metalus formuoti daleles, ši chemija galėtų būti įtraukta į valymo sistemas.
„Metalai, pavyzdžiui, gali nusėsti samanų audiniuose. Biomineralizacijos tyrimai taip pat leidžia mums ištirti, kaip vandenyje gyvenančios bakterijos ir mikroorganizmai galėtų padėti pašalinti metalus iš vandens“, – kitą vykdomą tyrimą apibūdina dr. K. Lehosmaa .
Reikia daugiau atsakymų
Laplandijos eglėse mikrobai, atrodo, padeda užfiksuoti mažus aukso gabalėlius saugioje, kietoje formoje. Tas mažas įrašas spyglio viduje užsimena apie po kojomis esančią geologiją ir praktinius įrankius, kuriuos galime naudoti paviršiuje.
Svarbiausia bus atlikti tiesioginius bandymus, parodyti, kad mikroorganizmai kontroliuojamomis sąlygomis paima tirpų auksą ir formuoja nanodaleles. Nauji tyrimai turės būti išplėsti už eglių ribų ir išbandyti su kitais augalais, skirtingose nuosėdose ir uolienų tipuose.
Mokslininkai stebės sezonus, sudarys požeminių vandenų maršrutų žemėlapius, tada susies mikroorganizmų pėdsakus su aukso signalais taip, kad lauko komandos galėtų juos panaudoti.
Tyrimas paskelbtas žurnale „Environmental Microbiome“.
Parengta pagal Earth.com.