Ученые выяснили, как в экстремальных условиях вулканов Камчатки формируются биоминералы

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.

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 использования 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» (проект № 19-17-00141).

Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в журнале Catena.