به گزارش صراط به نقل از فرادید، گیاهان، تنها تولیدکننده اکسیژن نیستند؛ برخی از آن‌ها میزبان میکروب‌های کوچکی هستند که شیمی درون برگ‌ها و سوزن‌های گیاه را به روش‌هایی تغییر می‌دهند که علم تازه در حال درک آن است. پژوهشگران برای نخستین بار توانسته‌اند وجود باکتری‌های درون سوزن‌های صنوبر نروژی را با شکل‌گیری «نانوذرات طلا» پیوند دهند.
به گزارش فرادید، دکتر کایسا لهوسما، پژوهشگر دانشگاه اولو (Oulu) در فنلاند گفته: «نتایج ما نشان می‌دهد باکتری‌ها و دیگر میکروب‌های درون گیاهان ممکن است بر تجمع طلا در درختان اثر بگذارند.» این یافته می‌تواند راهی تازه برای شیوه‌های سبزتر اکتشاف طلا (یعنی شیوه‌های سازگارتر با محیط زیست) بگشاید. همچنین فرآیندهای مشابه در خزه‌ها شاید بتوانند به پاک‌سازی آب‌های آلوده به فلزات ناشی از معادن کمک کنند.
آیا میکروب‌های درختان طلا تولید می‌کنند؟
پرسش اصلی ساده است: آیا باکتری‌های درون سوزن‌های صنوبر با حضور نانوذرات طلا ارتباط دارند؟ اگر بله، این برای گیاهان، میکروب‌ها و روش‌های اکتشاف مواد معدنی به چه معناست؟
زمین‌شناسان مدت‌هاست می‌دانند ذخایر معدنی هنگام اکسید شدن سنگ‌ها و فعالیت باکتری‌ها، یون‌های فلزی آزاد می‌کنند. این یون‌ها وارد خاک سطحی می‌شوند و همراه آب و مواد مغذی به درون گیاه راه می‌یابند، از جمله فلزات. با ابزارهای دقیق، حتی می‌توان رد این فلزات را در گیاهان یا برف یافت.
پژوهشگران دانشگاه اولو و سازمان زمین‌شناسی فنلاند روی درختانی در ناحیه لَپلَند متمرکز شدند که درست بالای یکی از ذخایر طلای شناخته‌شده نزدیک معدن کیتتیلا (Kittilä) رشد می‌کنند. در این شرایط، احتمال بیشتری وجود دارد که ذرات بسیار ریز طلا همراه آب از خاک وارد ریشه‌های درخت شده و سپس تا سوزن‌های آن منتقل شوند.
پروفسور پژوهشی، ماریت میدلتون از سازمان زمین‌شناسی فنلاند گفته: «روش‌های زیست‌ژئوشیمیایی پیش‌تر هم در اکتشاف مواد معدنی استفاده شده‌اند، اما پژوهش جدید درک ما را از آنچه به‌راستی در این فرایند رخ می‌دهد، عمیق‌تر می‌کند.»
سوزن‌های درخت و ذرات طلا
تیم پژوهشی ۱۳۸ نمونه از سوزن‌های ۲۳ درخت صنوبر نروژی جمع‌آوری کرد و آن‌ها را در دو مسیر آزمایشی بررسی کرد: شناسایی نانوذرات طلا با میکروسکوپ الکترونی روبشی با انتشار میدانی همراه با طیف‌سنجی پرتو ایکس با پراکندگی انرژی برای شناسایی باکتری‌های موجود درون سوزن‌ها.
در چهار درخت، نانوذرات طلا درون سوزن‌ها مشاهده شدند. در محل‌هایی که طلا مشاهده شد، ذرات اغلب کنار خوشه‌هایی از سلول‌های باکتریایی قرار داشتند که در بیوفیلم (پوشش چسبناک و محافظی که باکتری‌ها برای زندگی در جوامع فشرده می‌سازند) جای گرفته بودند.
اثر انگشت میکروبی
توالی‌یابی DNA بیوفیلم‌ها نشان داد که برخی گروه‌های باکتریایی در سوزن‌های دارای طلا فراوان‌ترند. از جمله گونه‌هایی از جنس‌های P3OB-42، Cutibacterium و Corynebacterium. دکتر لهوسما می‌گوید: «این موضوع نشان می‌دهد باکتری‌های وابسته به صنوبر می‌توانند طلا را از حالت محلول به ذرات جامد درون سوزن‌ها تبدیل کنند. این یافته می‌تواند برای شناسایی طلا به کمک غربالگری باکتری‌های موجود در برگ گیاهان مفید باشد.»
چگونه میکروب‌های درخت طلا می‌سازند
طلای موجود در خاک می‌تواند به شکل یون‌های محلول در آب حرکت کند. درون سوزن گیاه، ریزبوم‌های ایجادشده توسط بیوفیلم‌ها می‌توانند شیمی محلی را تغییر دهند، طوری که طلای محلول کمتر حل‌شدنی شده و شروع به تشکیل ذرات ریز کند. گیاهان اغلب فلزات را جدا می‌کنند تا فرآیندهای حیاتی‌شان به‌شکل روان ادامه یابد. میکروب‌ها نیز از محیط محافظ بیوفیلم سود می‌برند و ممکن است در این مسیر عناصر کمیاب را هم جذب کنند.
دکتر لهوسما توضیح می‌دهد: «مطالعه اخیر ما شواهد اولیه‌ای ارائه می‌دهد درباره اینکه طلا چگونه به شاخه‌های گیاه وارد می‌شود و چگونه نانوذرات طلا می‌توانند درون سوزن‌ها شکل بگیرند. در خاک، طلا به شکل محلول و مایع وجود دارد. این طلا همراه آب به درون سوزن‌های صنوبر منتقل می‌شود. سپس میکروب‌های درخت می‌توانند این طلای محلول را دوباره به ذرات جامد و نانومتری تبدیل کنند.»
رمزگشایی الگوها
همه درختان دارای نانوذرات طلا نبودند و این موضوع کاملاً منطقی است. درختان از مسیرهای آبی متفاوتی استفاده می‌کنند و جامعه میکروبی آن‌ها حتی از شاخه‌ای به شاخه دیگر می‌تواند متفاوت باشد. سوزن‌هایی که طلای بیشتری داشتند، معمولاً میزبان تنوع کمتری از باکتری‌ها بودند، اما ترکیب کلی جامعه میکروبی دوگانه نبود. برخی گروه‌های خاص که می‌توان آن‌ها را «شاخص» نامید، در محیط‌هایی که با طلا تماس داشته‌اند، بیشتر دیده شدند.
هم‌مکان بودن ذرات طلا، سلول‌های باکتریایی و بیوفیلم‌ها نشانه‌ای از نقش میکروبی است، اما هنوز مدرک زنده‌ای از لحظه تبدیل طلا توسط یک باکتری وجود ندارد. برای اثبات قطعی، باید آزمایش‌هایی طراحی شود که این فرآیند را گام‌به‌گام و در زمان واقعی دنبال کنند.
پیامدهای دنیای واقعی
در اکتشاف زیست‌ژئوشیمیایی، پیش‌تر هم از گیاهان برای سرنخ گرفتن از منابع زیرزمینی استفاده می‌شد. نکته تازه اینست که حالا نقش میکروب‌های درون برگ‌ها و سوزن‌ها هم مورد توجه قرار گرفته است. اگر گونه‌های خاصی از میکروب‌ها با حضور طلا ارتباط داشته باشند، بررسی آن‌ها می‌تواند دقت اکتشاف را بالا ببرد؛ یعنی حفاری‌های کمتر، آسیب کمتر به محیط زیست و شانس بیشتر برای کشف هدف درست.
این روش جایگزین ژئوفیزیک یا ژئوشیمی سنتی نمی‌شود، بلکه مکمل آن است و در مناطق حساس زیست‌محیطی می‌تواند بسیار مؤثر باشد. همین فرایندهای زیستی که شکل‌دهنده فلزات درون سوزن‌ها هستند، می‌توانند به استخراج فلزات از آب هم کمک کنند. گیاهان آبزی و میکروب‌های آن‌ها در جریان‌های نزدیک معادن، در خط مقدم مواجهه با فلزات قرار دارند. اگر بیوفیلم‌ها و بافت‌های گیاهی بتوانند فلزات محلول را به ذرات جامد تبدیل کنند، می‌توان از این ویژگی در سیستم‌های تصفیه زیستی استفاده کرد.
دکتر لهوسما توضیح می‌دهد: «برای نمونه، فلزات می‌توانند درون بافت خزه‌ها رسوب کنند. مطالعه فرآیندهای زیست‌کانی‌سازی به ما امکان می‌دهد بفهمیم باکتری‌ها و میکروب‌های خزه‌های آبزی چگونه می‌توانند فلزات را از آب حذف کنند.»
طلا درون درختان؛ نیاز به پاسخ‌های بیشتر
گیاهان در واقع هولوبیونت‌ها هستند؛ مجموعه‌ای از گیاه میزبان و میکروب‌های هم‌زیستش. این همکاران میکروسکوپی تعیین می‌کنند مواد مغذی و عناصر کمیاب چگونه حرکت کنند، گیاه چگونه با تنش‌ها سازگار شود و حتی چطور مواد معدنی درون بافت‌ها شکل می‌گیرند.
در صنوبرهای لَپلَند، میکروب‌ها در ظاهر به درخت کمک می‌کنند ذرات بسیار ریز طلا را در شکلی پایدار و بی‌خطر نگه دارد. این نشانه‌های کوچک درون هر سوزن، بازتابی از زمین زیر پای ما و شاید ابزاری تازه برای کاوش سطحی است.
برای اثبات کامل، باید آزمایش‌های دقیقی انجام شود که نشان دهند میکروب‌ها چگونه طلا را از حالت محلول به ذرات جامد تبدیل می‌کنند. در پژوهش‌های آینده باید از صنوبر فراتر رفته و گونه‌های گیاهی و مناطق زمین‌شناسی گوناگون بررسی شوند.
دانشمندان قصد دارند تغییرات فصلی، مسیرهای آب زیرزمینی و اثر انگشت میکروبی را با نشانه‌های طلا تطبیق دهند تا این روش در میدان قابل‌استفاده شود. این همان مسیر واقعی علم است، حرکت از مشاهده دقیق به سوی روشی قابل‌اعتماد و در این مورد، مسیر علم از جایی آغاز می‌شود که سال‌ها نادیده گرفته‌ایم: درون همان فضای کوچک و ظریفی که سلول‌های گیاهی و بیوفیلم‌های میکروبی قوانین شیمی را رقم می‌زنند.