Группа геологов и биологов Санкт-Петербургского государственного университета провела масштабное исследование механизмов образования минералов в биопленках, формирующихся в экстремальных условиях вулканов Камчатки. Оказалось, что лишайники способны извлекать тяжелые металлы из вулканических пород и «собирать» их в биопленках.
В СПбГУ выяснили, как в экстремальных условиях вулканов Камчатки формируются биоминералы / ©Getty images
Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в журнале Catena. Во время исследования ученым удалось выявить наличие микробной биоминерализации – процесса, при котором образуются минералы в живых организмах и при их участии. Примечательно, что находка была сделана в экстремальных условиях вулканического массива Толбачик на Камчатке.
«Минералогия вулканического массива Толбачик давно и детально изучается, но биоминерализация в лишайниках обнаружена здесь впервые. Толбачик – активный вулкан (последнее извержение произошло в 2013 году), и этот регион характеризуется неблагоприятным климатом – он находится в высокогорной зоне с низкими среднегодовыми температурами и небольшим количеством осадков. Такие условия вполне можно считать экстремальными», — объяснил доцент СПбГУ (кафедра минералогии) Олег Верещагин.
Геологи и биологи Санкт-Петербургского университета изучили образцы горных пород с биопленками, в которых преобладали лишайники и цианобактерии. Выяснилось, что взаимодействие выделяемой лишайниками щавелевой кислоты с минералами подстилающих пород приводит к кристаллизации солей щавелевой кислоты, в том числе — оксалатов тяжелых металлов (например, меди). Это значит, что лишайники не только могут извлекать тяжелые металлы из вулканических пород, но также концентрируют их в биопленках.
Кроме того, во время работы ученые выявили новые виды лишайников, которые также выделяют щавелевую кислоту и способны образовывать оксалаты металлов. «Подобные исследования могут быть проведены только за счет междисциплинарного подхода. Биологические задачи, например, поиск и идентификация специфических лишайников, изучение продуктов метаболизма микроорганизмов, не могут быть решены геологами, а изучение биоминералов требует использование специальных минералого-кристаллографических подходов», — подчеркнула руководитель гранта РНФ, профессор СПбГУ (кафедра кристаллографии) Ольга Франк-Каменецкая.
Лабораторные исследования проводились в Научном парке СПбГУ («Ресурсный центр микроскопии и микроанализа», РЦ «Геомодель» и РЦ «Рентгенодифракционные методы исследования»). Работа выполнялась в рамках гранта Российского научного фонда «Современное минералообразование при участии микроорганизмов».
