Геохимики обнаружили, что причиной возникновения сложной системы неупорядоченных микроканалов в некоторых минералах из группы гранатов может быть жизнедеятельность микроорганизмов. В частности, в результате химического анализа этих микротуннелей ученым удалось обнаружить следы жирных кислот, которые служат косвенным подтверждением их биологического происхождения. Вероятнее всего, эти туннели «пробурили» грибы, используя гранаты в качестве источника двухвалентного железа, пишут ученые в PLOS One.

Гранаты — класс силикатных минералов общего состава A₃B₂(SiO₄)₃, в котором A — ион двухвалентного металла (например магния, кальция, железа или марганца), а B — ион трехвалентного металла (алюминия, железа или хрома). В зависимости от типа ионов минералы могут иметь различную окраску (от красной в алюминий-содержащих гранатах, до зеленой и черной), и многие из этих камней считаются драгоценными и полудрагоценными. При этом ценность минералов зависит от размера, прозрачности и микроструктуры конкретного образца. Одной из причин снижения качества гранатов может быть сложная система неупорядоченных микроканалов в некоторых минералах, точная причина происхождения которых до сих пор остается неизвестной.

Фотография исследованного образца пиропа (слева) и неупорядоченной системы микроканалов в нем (справа). Magnus Ivarsson et al./ PLOS One, 2018

Изображение системы микроканалов внутри граната, полученное с помощью рентгеновской томографии. Magnus Ivarsson et al./ PLOS One, 2018

Пиропы (одни из наиболее ценных минералов из класса гранатов) со сложной системой неупорядоченных туннелей нередко можно обнаружить, например, в Таиланде. Ранее предполагалось, что эти каналы имеют полностью абиотическое происхождение и образуются в результате физико-химических процессов без участия живых организмов. Однако изучив эти минералы более внимательно, группа геологов из Дании, Швеции, Таиланда и Швейцарии под руководством Магнуса Иварссона (Magnus Ivarsson) из Университета Южной Дании обнаружила, что эти туннели, вероятнее всего, образовались именно в результате жизнедеятельности микроорганизмов.

В рамках исследования найденные в северной и центральной частях Таиланда пиропы со сложной туннельной структурой авторы работы проанализировали с помощью оптической и электронной микроскопии, рентгеновской томографии и масс-спектрометрии. Исследованные минералы представляли собой пиропы с небольшими примесями альмандина, спессартина и гроссуляра, в которых можно было найти сложную систему неупорядоченных каналов толщиной от 5 до 100 микрометров — как полых, так и заполненных веществом.

Изображение системы параллельных микроканалов внутри граната, полученное с помощью рентгеновской томографии. Magnus Ivarsson et al./ PLOS One, 2018

Микрофотографии системы параллельных микроканалов внутри граната. Справа показан набор каналов одинаковой кривизны. Magnus Ivarsson et al./ PLOS One, 2018

Микроструктура системы туннелей в гранате, как и толщина отдельных каналов может довольно сильно варьироваться: в некоторых случаях множество линейных каналов идут параллельно друг другу, в других камнях — эти каналы сильно искривлены, ветвятся и не совпадают друг с другом по направлению. Химический состав содержимого туннелей тоже варьируется, однако большинство из них оказалось заполнено слабо закристаллизованным веществом, содержащим кислород, железо, углерод, магний, алюминий, кремний и кальций. При этом особо ученые отмечают высокое содержание углерода — до 40 процентов, что свидетельствует о вероятном содержании органических веществ. При этом масс-спектрометрический анализ содержимого каналов указал на наличие в нем следов жирных кислот.

Ученые предполагают, что наличие жирных кислот в каналах — результат деятельности эндолитов. Такие организмы (это могут быть бактерии, грибы, водоросли, а иногда и животные) живут внутри минералов, раковин моллюсков, в кораллах и древесине и получают из минералов нужные неорганические вещества. По мнению авторов работы, эти микроорганизмы (предположительно, какой-то вид грибов) относятся к группе эуэндолитов, которые активно проникают вглубь камней, образуя туннели, соответствующие по форме их телу. Вероятнее всего, микроорганизмы использовали гранаты в качестве источника ионов железа Fe2+.

Изображение системы микроканалов внутри граната, полученное с помощью рентгеновской томографии. Magnus Ivarsson et al./ PLOS One, 2018

Изображение системы микроканалов внутри граната, полученное с помощью рентгеновской томографии. Magnus Ivarsson et al./ PLOS One, 2018

Микрофотографии системы микроканалов внутри граната (сверху) и увеличенное изображение отдельного канала (снизу). Magnus Ivarsson et al./ PLOS One, 2018

По словам ученых, скорее всего, на начальной стадии каналы формировались в результате совместного действия абиотических и биологических процессов, но по мере увеличения длины туннелей второй механизм становился доминирующим. Несмотря на то, что результаты морфологического и химического анализа туннелей в гранатах свидетельствует о более вероятном биологическом происхождении, тем не менее ученые утверждают, что пока рано делать однозначный вывод, и для подтверждения этой гипотезы требуются дополнительные исследования, тем более, что ранее никаких данных о биологической активности эндолитических микроорганизмов  в гранатах известно не было.

Стоит отметить, что геохимикам уже удавалось изучить довольно детально процесс вытравливания микрогрибками-эндолитами железа в других минералах. Например, американские и китайские ученые обнаружили, что аскомицеты вида Talaromyces flavus при поиске железа в минерале способны различать, насколько далеко от поверхности они находятся и подстраивать свои действия соответственно этому.

Автор: Александр Дубов