درختانی که طلا می‌سازند: کشف علمی از جنگل‌های فنلاند

پول شاید از درخت نروید، اما به‌گفته دانشمندان، طلا چرا! پژوهشی تازه در شمال فنلاند نشان داده است که درون سوزن‌های درخت صنوبر نروژی (Norway spruce)، ذرات ریز طلا پنهان شده‌اند. این کشف شگفت‌انگیز نگاه تازه‌ای به پیوند میان گیاهان و میکروب‌ها گشوده است؛ پیوندی که شاید روزی مسیر جستجوی طلا را نیز متحول کند.

کشفی سبز از اعماق جنگل‌های شمالی

گیاهان تنها با فتوسنتز به زندگی ادامه نمی‌دهند؛ بلکه با میکروب‌های کوچکی زندگی می‌کنند که شیمی درون برگ‌ها و سوزن‌هایشان را تغییر می‌دهند. دانشمندان دانشگاه Oulu فنلاند برای نخستین بار توانسته‌اند وجود باکتری‌هایی را که درون سوزن‌های درخت صنوبر نروژی زندگی می‌کنند با تشکیل نانوذرات طلا پیوند دهند.

«نتایج ما نشان می‌دهد که باکتری‌ها و دیگر میکروب‌های ساکن درون گیاهان ممکن است در تجمع طلا در درختان نقش داشته باشند.»
– دکتر Kaisa Lehosmaa، پژوهشگر دانشگاه Oulu

این یافته‌ها می‌تواند به روش‌های اکتشاف سبز طلا منجر شود و حتی در آینده با بهره‌گیری از خزه‌ها، برای پاک‌سازی آب‌های آلوده به فلزات سنگین مورد استفاده قرار گیرد.

آیا میکروب‌های درون درخت طلا تولید می‌کنند؟

پرسش اصلی پژوهشگران ساده اما بنیادین بود: آیا میکروب‌های درون سوزن‌های صنوبر با وجود نانوذرات طلا مرتبط هستند؟ و اگر بله، این ارتباط چه معنایی برای گیاهان، میکروب‌ها و شیوه‌های اکتشاف مواد معدنی دارد؟

زمین‌شناسان از مدت‌ها پیش می‌دانند که رسوبات معدنی هنگام اکسید شدن سنگ‌ها، یون‌هایی آزاد می‌کنند. این یون‌ها از طریق خاک به گیاهان می‌رسند و همراه با آب و مواد مغذی جذب می‌شوند. با ابزارهای حساس، حتی می‌توان وجود فلزات را در گیاهان یا برف اندازه‌گیری کرد.

پژوهش در قلب لَپلَند

پژوهشگران دانشگاه Oulu و سازمان زمین‌شناسی فنلاند (GTK) در نزدیکی معدن طلای Kittilä، در ناحیه‌ای از لَپلند، روی درختانی که در بالای ذخایر شناخته‌شده طلا رشد کرده بودند تمرکز کردند. این منطقه به‌طور طبیعی احتمال انتقال ذرات طلا از خاک به ریشه و سپس به سوزن‌ها را افزایش می‌دهد.

به گفته پروفسور Maarit Middleton از GTK، این تحقیق درک علمی ما از فرآیندهای بیوشیمیایی در اکتشاف معدنی را یک گام جلوتر می‌برد.

سوزن‌های درخت و ذرات طلا

تیم تحقیقاتی ۱۳۸ نمونه سوزن از ۲۳ درخت صنوبر جمع‌آوری کرد و آن‌ها را در دو مسیر آزمایشی بررسی نمود:

• بررسی وجود نانوذرات طلا با میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی پرتو ایکس
• توالی‌یابی ژن‌های باکتریایی (۱۶S rRNA) برای شناسایی میکروب‌های درون سوزن‌ها

در چهار درخت، نانوذرات طلا درون سوزن‌ها شناسایی شدند. جالب آن‌که این ذرات اغلب در کنار خوشه‌هایی از سلول‌های باکتریایی و لایه‌های زیستی چسبناک (بیوفیلم) دیده شدند؛ ساختاری که میکروب‌ها برای زیستن در اجتماع می‌سازند.

اثر انگشت میکروبی طلا

توالی‌یابی DNA نشان داد که در سوزن‌هایی که حاوی طلا بودند، گروه‌های خاصی از باکتری‌ها مانند P3OB-42، Cutibacterium و Corynebacterium بیشتر حضور داشتند.

«این یافته نشان می‌دهد که برخی باکتری‌های وابسته به درخت صنوبر می‌توانند طلا را از حالت محلول به ذرات جامد درون سوزن‌ها تبدیل کنند. شناسایی این نوع باکتری‌ها در برگ‌ها می‌تواند راهی نو برای اکتشاف طلا باشد.»
– دکتر Lehosmaa

چگونه میکروب‌های درخت طلا می‌سازند؟

طلای موجود در خاک معمولاً به‌صورت محلول و یونی همراه آب حرکت می‌کند. اما درون سوزن، محیط‌های ریز ایجادشده توسط بیوفیلم‌ها، شیمی محلی را تغییر می‌دهند و باعث می‌شوند طلا از حالت محلول به حالت جامد تبدیل شود.

گیاه برای حفظ تعادل زیستی، فلزات را ایزوله می‌کند تا به عملکرد خود آسیب نرساند. در عین حال، میکروب‌ها نیز از این محیط محافظ بهره می‌برند و عناصر کمیاب را جذب می‌کنند.

فرآیند تبدیل طلا

دکتر Lehosmaa توضیح می‌دهد: «در خاک، طلا به شکل محلول وجود دارد و همراه آب به سوزن‌های صنوبر منتقل می‌شود. میکروب‌های درون درخت، این طلا را به ذرات جامد نانویی تبدیل می‌کنند.»

الگوهای شیمیایی و تفاوت میان درختان

همه درختان مورد بررسی طلا نداشتند که این نکته منطقی است. زیرا مسیر جذب آب و ساختار میکروبیوم در هر درخت متفاوت است. درختانی که طلا داشتند، تنوع باکتریایی کمتری نشان می‌دادند، اما برخی گروه‌های خاص در محیط‌های طلایی بیشتر دیده شدند.

با این حال، برای اثبات دقیق رابطه علت و معلولی، لازم است آزمایش‌های هدفمندتری انجام شود که تبدیل طلا از حالت محلول به ذره‌ای را گام‌به‌گام دنبال کند.

کاربردهای واقعی در دنیای معدن

روش‌های اکتشاف بیوژئوشیمیایی از مدت‌ها پیش با استفاده از نمونه‌برداری گیاهان برای کشف ذخایر معدنی انجام می‌شود. اما کشف نقش میکروب‌های درون برگ‌ها و سوزن‌ها زاویه‌ای تازه به این روش‌ها می‌افزاید.

• شناسایی باکتری‌های خاص می‌تواند دقت اکتشاف را افزایش دهد
• تعداد حفاری‌های کور را کاهش دهد
• آسیب به محیط‌زیست را کمتر کند

این روش جایگزین زمین‌شناسی کلاسیک نیست، بلکه ابزاری کمکی و مکمل است؛ به‌ویژه در مناطقی که دسترسی دشوار یا شرایط زیست‌محیطی حساس است.

از جنگل تا تصفیه‌خانه آب

همین فرآیندهای زیستی که در سوزن‌ها رخ می‌دهند، می‌توانند در حذف فلزات از آب‌های آلوده نیز مؤثر باشند. خزه‌ها و گیاهان آبی که در مجاورت معادن رشد می‌کنند، نخستین خط تماس با فلزات محلول هستند.

«فلزات می‌توانند در بافت‌های خزه رسوب کنند. مطالعه بیومینرالیزاسیون به ما کمک می‌کند بفهمیم چگونه میکروب‌های ساکن خزه‌ها می‌توانند فلزات را از آب حذف کنند.»
– دکتر Lehosmaa

طلا درون درختان؛ پرسش‌هایی که هنوز باقی است

گیاهان در حقیقت «هولوبیونت»‌هایی هستند؛ یعنی سیستم‌هایی متشکل از خود گیاه و میکروب‌های همزیست آن. این میکروب‌ها در جذب مواد مغذی، مقاومت در برابر تنش‌ها و حتی شکل‌گیری مواد معدنی نقش دارند.

در صنوبرهای لَپلند، به‌نظر می‌رسد میکروب‌ها ذرات طلا را درون بافت‌های درخت تثبیت و ایمن می‌کنند. این شواهد نه‌تنها از زمین‌شناسی زیر پای ما خبر می‌دهند، بلکه ابزارهای جدیدی برای اکتشاف سطحی فراهم می‌آورند.

گام بعدی، انجام آزمایش‌های مستقیم برای مشاهده لحظه‌ای تبدیل طلا در حضور میکروب‌هاست. پژوهش‌های آینده باید گونه‌های گیاهی دیگر و مناطق متفاوت را نیز دربرگیرد تا الگوهای جهانی این پدیده مشخص شود.

به‌بیان ساده، مسیر علم همیشه از مشاهده دقیق آغاز و به روش‌های قابل اعتماد ختم می‌شود. در اینجا نیز مسیر کشف از دل زیستگاه‌های میکروسکوپی درون سوزن‌های درختان می‌گذرد؛ جایی که زندگی میکروسکوپی، شیمی طلا را بازنویسی می‌کند.

منبع: مجله Environmental Microbiome

اگر این کشف شگفت‌انگیز برایتان جالب بود، مقاله مرتبط درباره «اکتشاف سبز فلزات با کمک گیاهان» را هم بخوانید و نظرتان را با ما به اشتراک بگذارید!