Kultakuuset: Kulta piiloutuu kuusenneulasiin – bakteerit johdattavat sen jäljille

”Tulokset viittaavat siihen, että kasvin sisällä elävät bakteerit ja mikrobit voivat vaikuttaa kullan kertymiseen puissa”, kertoo tutkijatohtori Kaisa Lehosmaa Oulun yliopistosta.

Aiemmin on tiedetty, että kallioperässä olevasta malmiesiintymästä vapautuu ioneja hapettumisen ja bakteeritoiminnan kautta. Ne voivat kulkeutua maan pintakerroksiin, joista kasvit ottavat ravinteita ja vettä. Siksi kasvien eri osista ja jopa lumesta voidaan analysoida metalleja herkillä laitteilla. ”Tällaista biogeokemiallista menetelmää on jo käytetty malminetsinnässä, mutta uuden tutkimuksen myötä saadaan lisää ymmärrystä siitä, mitä ilmiössä tapahtuu”, sanoo Geologian tutkimuskeskuksen tutkimusprofessori Maarit Middleton.

Kasvit isännöivät solukoissaan lukuisia mikrobilajeja. Nämä niin kutsutut endofyyttiset mikrobit voivat vaikuttaa kasvien biomineralisaatioprosesseihin, kertoo Oulun yliopiston professori Anna Maria Pirttilä. Biomineralisaatiossa kasvien sisälle kerääntyy ja kiinteytyy epäorgaanisia aineita ja mineraaleja, kuten kultaa osana kasvien puolustusmekanismeja. Biomineralisaation prosessi on kuitenkin edelleen tuntematon, eikä sitä aina tapahdu tai se voi olla satunnaista ja paikallista. Biomineralisaatioon vaikuttavien mekanismien ja tekijöiden tunnistaminen on tärkeää, jotta voidaan ymmärtää alkuainepitoisuuksien lähteitä ja kehittää sovelluksia kasvien biogeokemialliseen tutkimukseen ja hyödyntämiseen eri aloilla.

”Tuore tutkimuksemme tarjoaa alustavaa näyttöä, miten kultaa kulkeutuu kasvien versoihin ja miten kultahiukkasia voi muodostua neulasiin”, selittää Lehosmaa. ”Maaperässä oleva kulta on liukoisessa eli nestemäisessä muodossa. Veden mukana kulta kulkeutuu kasvin lehtiin eli kuusen neulasiin. Kuusen mikrobeilla on kyky saostaa liukoinen kulta takaisin kiinteiksi, hyvin pieniksi nanopartikkeleiksi.” Tällaista kultapölyä ei kuitenkaan voi kuusesta silmin nähdä, eivätkä millimetrin miljoonasosan kokoiset nanohituset sovellu kaupalliseen keräykseen.

Oulun yliopiston ja Geologian tutkimuskeskuksen tutkimuksessa kerättiin 138 neulasnäytettä 23 kuusesta Kittilän kaivoksen alueelta, jossa on tunnettuja kultaesiintymiä. Neljän kuusen neulasista löydettiin kultananopartikkeleita, joita ympäröi bakteerien muodostama biofilmi. Biofilmin DNA-sekvenssianalyysi paljasti, että tietyt bakteerit, kuten P3OB-42, Cutibacterium ja Corynebacterium, esiintyivät useammin kultaa sisältävissä neulasissa. ”Eli juuri nämä kuusen bakteerit osallistuivat nestemäisen kullan saostumiseen neulasiin kiinteiksi kultahiukkasiksi. Tiedosta on hyötyä, sillä esimerkiksi näiden bakteerien etsiminen kasvien lehdistä voi helpottaa kullanetsintää.”, Lehosmaa selventää.

Uudet tulokset tarjoavat pohjaa biopohjaisille ja ympäristöystävällisille malminetsintämenetelmille. Vastaavia menetelmiä on mahdollista hyödyntää myös muiden mineraalien etsimisessä ja muistakin kasveista kuin kuusista. ”Samaan tapaan metallit saostuvat esimerkiksi sammalen solukon sisälle. Biomineralisaation tutkimus auttaa tarkastelemaan myös, miten vesisammalten bakteerit ja mikrobit voivat olla avuksi metallien poistamisessa vesistä”, Lehosmaa kertoo nyt meneillään olevasta tutkimuksesta.

Uusi tutkimus ’Biomineralized gold manaoparticle along with endophytic bacterial taxa in needles of Norway spruce (Picea abies)’on julkaistu 28.8.2025 kansainvälisesti arvostetussa Environmental Microbiome -lehdessä. Tutkimusta ovat tukeneet Geologian tutkimuskeskus GTK, Suomen Akatemia, sekä K.H. Renlundin säätiö.