Biologiczne odciski palców w glebie wskazują na zakopaną rudę diamentu

Naukowcy zidentyfikowali zakopany kimberlit, skaliste siedlisko diamentów, testując DNA drobnoustrojów znajdujących się w wierzchniej warstwie gleby.

Te „biologiczne odciski palców” pozwalają wykryć metale zakopane dziesiątki metrów pod powierzchnią ziemi bez konieczności kopania. Naukowcy uważają, że jest to pierwsze zastosowanie nowoczesnego sekwencjonowania DNA społeczności drobnoustrojów w poszukiwaniu zakopanych minerałów.

szukaj opublikowany w tym tygodniu Nature Communications Earth and Environment to nowe narzędzie do eksploracji minerałów, a kompletny zestaw narzędzi może zaoszczędzić czas i mnóstwo pieniędzy poszukiwaczom, mówi współautorka Bianca Julianella Phillips, doktorantka na Wydziale Nauk o Ziemi, Oceanie i Atmosferze na Uniwersytecie Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej (WEO).

Technologia ta uzupełnia stosunkowo ograniczoną liczbę narzędzi pomagających znaleźć zakopaną rudę, w tym wstępne badania gruntu i analizę pierwiastków w leżących nad nią skałach.

„Technologia ta zrodziła się z konieczności obserwowania całej Ziemi z większą czułością i dokładnością i ma potencjał do wykorzystania tam, gdzie inne technologie nie działają” – powiedział Phillips.

Kiedy ruda wchodzi w interakcję z glebą, zmienia zbiorowiska drobnoustrojów w glebie. Naukowcy przetestowali to w laboratorium, wprowadzając kimberlit do drobnoustrojów glebowych i obserwując, jak zmieniała się ich liczba i rodzaje.

„Przyjęliśmy te zmienione społeczności drobnoustrojów jako wskaźniki obecności surowców lub sygnatur biologicznych w glebie zakopanych złóż minerałów” – powiedział Phillips.

Wykorzystując te „wskaźnikowe” drobnoustroje i ich sekwencje DNA, zespół zbadał wierzchnią warstwę gleby w miejscu poszukiwań na Terytoriach Północno-Zachodnich, gdzie wcześniej potwierdzono obecność kimberlitu poprzez wiercenia. Ustalili, że 59 z 65 wskaźników znajdowało się w glebie, z czego 19 wskaźników znajdowało się w znacznych ilościach bezpośrednio nad zakopaną rudą. Zidentyfikowali także nowe drobnoustroje wskaźnikowe, które można dodać do swojej kolekcji.

Za pomocą tego zestawu zbadali wierzchnią warstwę gleby w drugim miejscu na Terytoriach Północno-Zachodnich, gdzie podejrzewali obecność kimberlitu, i precyzyjnie określili zarys topologiczny oraz położenie kimberlitu zakopanego kilkadziesiąt metrów pod powierzchnią. Pokazało to, że wskaźniki z jednej lokalizacji mogą przewidywać lokalizację w innej lokalizacji. W przyszłości zespoły badawcze mogłyby stworzyć bazę danych gatunków wskaźnikowych i przetestować nieznane miejsce, aby sprawdzić, czy pod ziemią znajdują się złoża kimberlitu.

Naukowcy porównali swoją technikę z inną techniką znaną jako analiza geochemiczna, która polega na badaniu pierwiastków w glebie w celu ustalenia, jakie minerały znajdują się pod spodem. Mikroby były dokładniejsze, jeśli chodzi o lokalizowanie zakopanej rudy.

„Mikroby są lepsze w geochemii niż my, a są ich tysiące” – stwierdziła główna autorka, dr Rachel Simister, która prowadziła prace jako badaczka ze stopniem doktora na Wydziale Mikrobiologii i Immunologii (M&I) na UBC. „Może zabraknąć Ci rzeczy do pobrania, ale nigdy nie zabraknie Ci drobnoustrojów”.

Technologia ta, będąca efektem prac zespołu składającego się z Phillipsa, dr Simistera, dr Seana Crowe’a i nieżyjącego już profesora Petera Winterburna, może pobudzić odkrycie nowych złóż kimberlitu. Skały te są nie tylko znane jako potencjalne magazyny diamentów, ale są również znane ze swojej zdolności do wychwytywania i magazynowania węgla atmosferycznego.

Technika ta ma potencjalne zastosowanie w przypadku innych złóż minerałów. Trwające badania zespołu przynoszą podobne wyniki w zakresie identyfikacji złóż miedzi porfirowej.

„Możesz wykorzystać tę technologię do znalezienia minerałów, które będą napędzać ekologiczną gospodarkę” – powiedział główny badacz dr Crowe, profesor EOAS, profesor M&I i kanadyjska katedra badań w dziedzinie geomikrobiologii. „Miedź jest najważniejszym krytycznym pierwiastkiem, którego będziemy potrzebować w przyszłości”.

Dr Crowe wraz z dr Simisterem i współautorem dr Craigiem Hartem są właścicielami spółki zależnej Discovery Genomics, która świadczy usługi sekwencjonowania dla sektora zasobów mineralnych.

„To ekscytujące, ponieważ wpisuje się w rosnące przekonanie, że drobnoustroje można wykorzystać na każdym etapie wydobycia, od poszukiwania minerałów, przez ich przetwarzanie, aż po przywracanie miejsc do ich naturalnego stanu”. Powiedział doktor Crowe. „Obecnie sekwencjonowanie DNA drobnoustrojów wymaga specjalistycznej wiedzy i jest porównywalne pod względem kosztów z innymi technikami eksploracji minerałów, ale może się to zmienić wraz z przyjęciem ich przez przemysł”.