Metale ciężkie, takie jak nikiel i cynk, są zwykle ostatnią rzeczą, którą spodziewalibyśmy się znaleźć w sokach drzewa, ale jest specyficzna grupa roślin, które wchłaniają toksyczne metale do swoich łodyg, liści, a nawet nasion.
Naukowcy wzięli pod lupę gatunek Pycnandra acuminata - drzewo rosnące na Nowej Kaledonii na południowym Pacyfiku. Sok z tego drzewa zawiera około 25 proc. cytrynianu niklu. Według badaczy, może to być sposób rośliny na obronę przed owadami.
- Pycnandra acuminata to duże drzewo rosnące do 20 m wysokości występujące w rzadkich już dzisiaj lasach deszczowych Nowej Kaledonii – powiedział dr Antony van der Ent, badacz z University of Queensland. Van der Ent prowadzi badania nad nowatorskimi metodami pozyskiwania pierwiastków, takich jak nikiel czy kobalt, potrzebnych do akumulatorów litowo-jonowych i innych zaawansowanych technologii.
- To trudny obiekt do badań, przede wszystkim dlatego, że rośnie bardzo wolno. Trzeba wielu dziesięcioleci, by pojawiły się kwiaty i nasiona. Niestety gatunkowi zagraża wylesianie i pożary – dodał naukowiec.
Na całym świecie wydobycie rzadkich pierwiastków staje się coraz trudniejsze, a przez to bardziej kosztowne. Rosnące zapotrzebowanie na te pierwiastki stanowi wyzwanie dla konwencjonalnych metod wydobywania zasobów. Rozwiązaniem tego problemu mogą być rośliny hiperakumulatorowe, do których należy Pycnandra acuminata. Uprawa takich roślin dałaby dostęp do zasobów niedostępnych w konwencjonalnych technikach.
- Hiperakumulatory to niezwykłe rośliny, które mają zdolność naturalnego gromadzenia wyjątkowo wysokich stężeń niektórych pierwiastków w ich biomasie – wyjaśnił van der Ent.
Niezwykłe powinowactwo Pycnandra acuminata do niklu zauważono po raz pierwszy w latach 70. XX wieku, choć nie była to pierwsza znana tego typu roślina, dało to impuls do poszukiwań i badań innych roślin hiperakumulacyjnych. Wcześniej, bo w 1948 roku odkryto podobne zdolności do gromadzenia dużych ilości metali ciężkich w gatunku smagliczki - Alyssum bertolonii. W dalszych badaniach poszerzono grupę hiperakumulatorów o drzewo Sebertia acuminata – również występujące wyłącznie na Nowej Kaledonii oraz inne gatunki. Obecnie znamy setki roślin o takich właściwościach.
Drzewa Pycnandra acuminata są w stanie gromadzić do 4 proc. niklu w swoich liściach, co przekłada się na ponad 300 kg niklu na hektar rocznie. Unikalną cechą niklu pochodzącego ze źródeł biologicznych jest wysoka czystość. Dzięki temu idealnie nadaje się do konkretnych zastosowań, szczególnie w przemyśle elektrochemicznym.
Badania prowadzone przez naukowców z University of Queensland mają na celu lepsze zrozumienie mechanizmów, które wykorzystuję te rośliny, by pobierać i przechowywać metale ciężkie w żywych liściach. Naukowcy przebadali roślinę w synchrotronie DESY w Hamburgu za pomocą fluorescencji rentgenowskiej, jednak wciąż nie wiedzą, dlaczego te rośliny ewoluowały w ten sposób, aby poradzić sobie w tak trudnych warunkach. Ale prawdopodobnie nie jest to spowodowane działalnością człowieka.
- Ewolucja nadmiernej akumulacji ewoluowała wiele razy w bardzo różnych rodzinach i prawdopodobnie trwała miliony lat. Rośliny te występują na glebach o wyższej zawartości metali ciężkich – wyjaśnił van der Ent.
Plantacje takich roślin mają ogromny potencjał. Mogłyby przynieść korzyści lokalnym społecznościom, zapewniając nowe możliwości dochodu dla rolników w Indonezji i na Filipinach, gdzie znajdują się niskowartościowe źródła niklu. Można je również stosować do oczyszczania skażonych metalami ciężkimi miejsc, chociażby na składowiskach różnych odpadów przemysłowych.
Źródło: BBC, University of Queensland, fot. Antony van der Ent
