На юге Китая биологи обнаружили обычный с виду папоротник, который умеет делать то, что раньше было под силу только крупным промышленным предприятиям — он накапливает в своих листьях редкоземельные элементы. Более того, растение естественным образом образует из них крошечные, но идеальные кристаллы.

Открытие, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology, открывает путь к принципиально новому способу добычи, который называется фитодобычей. Редкоземельные элементы — это группа из 17 металлов, без которых сегодня невозможно представить современные технологии. Они жизненно необходимы для производства всего — от мощных аккумуляторов для электромобилей и генераторов ветряных турбин до экранов наших смартфонов и сложного медицинского оборудования.

Проблема в том, что их добыча традиционными методами — это дорогой и грязный процесс. Он связан с масштабными земляными работами, использованием агрессивных химикатов, что приводит к сильному загрязнению окружающей среды и разрушению целых ландшафтов. Именно поэтому ученые по всему миру ищут более чистые и безопасные альтернативы.

Исследователи изучили папоротник Blechnum orientale, собранный в южнокитайских регионах с почвой, богатой редкоземельными элементами. Растение относится к так называемым гипераккумуляторам — видам, способным поглощать через корни большое количество металлов из почвы и накапливать их в своих тканях.

Однако главным открытием стала не сама способность папоротника впитывать металлы, а то, в какой форме они хранятся внутри. Используя передовые методы визуализации и химического анализа, команда обнаружила в листьях и стеблях растения наноскопические кристаллы монацита — это один из основных минералов, из которого во всем мире добывают редкоземельные элементы.

Кристаллы формировались в клеточных стенках и межклеточных пространствах, создавая сложные, самоорганизующиеся структуры. Это первый в истории науки случай, когда зафиксировали, как живой организм самостоятельно создает полноценный кристалл редкоземельного элемента.

Означает ли это, что вскоре мы будем просто «выращивать» ценные металлы на специальных плантациях? Пока рано говорить о промышленных масштабах, но это исследование — важнейшее доказательство того, что такой путь в принципе возможен.