کاجهای نروژی: باکتریها فلز خاک را به نانوذرات طلا تبدیل میکنند
یک مطالعه شگفتآور نشان داده است که سوزنهای درختان کریسمس یا کاج، در داخل خود طلا پنهان کردهاند. محققان ارتباطی بین میکروبهای موجود در سوزنهای کاج نروژی (Norway spruce) و نانوذرات طلا کشف کردهاند که از طریق خاک، احتمالاً در نزدیکی ذخایر معدنی، جابجا میشوند.
این تحقیق نشان میدهد که میکروبهای ساکن درون گیاهان ممکن است بر انباشت و جامد شدن طلا در درختان تأثیر بگذارند؛ فرآیندی که به عنوان زیستکانیسازی (biomineralization) شناخته میشود. کایسا لهوسما، محقق فوق دکترا از دانشگاه اولو فنلاند، گفت: «نتایج ما نشان میدهد که باکتریها و سایر میکروبهای ساکن درون گیاهان ممکن است بر تجمع طلا در درختان تأثیر بگذارند.» این یافتهها میتواند به اکتشاف مواد معدنی و تصفیه آب به شیوهای دوستدار محیط زیست منجر شود.
ارتباط میان میکروبها و طلا
این مطالعه اخیر شواهد اولیهای را ارائه میدهد که مسیر ورود طلا به درختان کاج را با جزئیات شرح میدهد. تیم تحقیقاتی ۱۳۸ نمونه سوزن را از ۲۳ درخت کاج نروژی که در نزدیکی معدن طلای کیتیلا در شمال فنلاند رشد میکردند، جمعآوری کردند.
درختان کاج نروژی با استفاده از باکتریهای همزیست ساکن خود، معروف به درونرُستها (endophytes)، نانوذرات طلا را انباشت میکنند. این درونرستها که معمولاً به گیاه در عملکردهایی مانند تولید هورمون کمک میکنند، فرآیند زیستکانیسازی را تسهیل میکنند. پس از آنکه کاج نروژی طلای محلول را از طریق ریشههای خود از خاک جذب میکند، باکتریهای درونرُست مقیم در بافتهای درخت وارد عمل شده و تفکیک و جامد شدن طلا را آغاز میکنند.
درونرُستها به احتمال زیاد این تبدیل را به عنوان مکانیزمی برای کاهش سمیت فلز برای گیاه و خودشان انجام میدهند. این ذرات در اندازه یک میلیونیم میلیمتر هستند، که جمعآوری آنها را برای مقاصد تجاری ناممکن میسازد. نانوذرات این فلز در داخل سوزنهای چهار درخت، و به طور مداوم در داخل زیستلایههای باکتریایی (bacterial biofilms)، شناسایی شدند.
شناسایی باکتریهای کلیدی
بر اساس توالییابی DNA، سوزنهای حاوی طلا، شیوع بالاتری از گروههای باکتریایی خاص، از جمله P3OB-42، Cutibacterium و Corynebacterium را نشان دادند.
لهوسما اظهار داشت: «این نشان میدهد که این باکتریهای خاص مرتبط با کاج میتوانند به تبدیل طلای محلول به ذرات جامد در داخل سوزنها کمک کنند. این بینش مفید است، زیرا غربالگری برای یافتن چنین باکتریهایی در برگ گیاهان ممکن است اکتشاف طلا را تسهیل کند.»
پیامدهای زیستمحیطی و اکتشاف معادن
در حالی که طلای میکروسکوپی برای استخراج تجاری بسیار کوچک است، این کشف برای صنعت مواد معدنی اهمیت زیادی دارد. این میتواند راه را برای توسعه روشهای اکتشاف مواد معدنی زیستی و دوستدار محیط زیست هموار کند. سالهاست که زمینشناسان از روشهای بیوژئوشیمیایی — تجزیه و تحلیل ردی از فلزات در گیاهان و خاکها — برای مکانیابی ذخایر معدنی استفاده میکنند.
ماآریت میدلتون، استاد پژوهشی GTK، خاطرنشان میکند: «این تحقیق جدید درک ما را از آنچه عملاً در این فرآیند اتفاق میافتد، افزایش میدهد.»
با درک نحوه تسهیل تشکیل نانوذرات فلز توسط باکتریها، دانشمندان به طور بالقوه میتوانند به دنبال ردپای میکروبی خاصی در گیاهان باشند تا ذخایر معدنی ارزشمند را در زیر زمین پیدا کنند. این امر میتواند اکتشاف طلا را کارآمدتر و دوستدار محیط زیست کند و نیاز به حفاریهای گسترده و اغلب مخرب را کاهش دهد. این رویکرد همچنین میتواند به سایر مواد معدنی و گونههای گیاهی گسترش یابد.
به عنوان مثال، بررسی این فرآیند زیستکانیسازی در موجوداتی مانند خزههای آبزی میتواند مسیری موازی برای پاکسازی محیط زیست باز کند. میتوان از میکروبهای درون خزهها برای حذف فلزات از آبهای آلوده به فعالیتهای معدنی استفاده کرد. بنابراین، این تحقیق نویدبخش مزایای دوگانهای برای کشف پایدار منابع و اصلاح اکولوژیکی است.
