Bakterie, które wydalają złoto

Według ostatnio opublikowanych badań przeprowadzonych przez naukowców z Australii i Niemiec, udało się poznać procesy, dzięki którym rzadka bakteria – Cupriavidus metallidurans może zamienić śladowe ilości toksycznych metali w maleńkie bryłki złota.

Bakterie Cupriavidus metallidurans mają kształt pałeczek i zasiedlają środowiska toksyczne dla większości żywych organizmów, bogate w metale ciężkie, takie jak miedź czy złoto.

Zespół naukowców z Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), Technical University of Munich (TUM) oraz University of Adelaide, odkrył procesy molekularne zachodzące wewnątrz bakterii. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach pisma „Metallomics” wydawanego przez Royal Society of Chemistry.

Z biegiem czasu niektóre minerały zawarte w glebie uwalniają toksyczne metale ciężkie i wodór do swojego środowiska. – Oprócz toksycznych metali ciężkich warunki życia w tych glebach nie są złe. Wystarczająca ilość wodoru pozwala zaoszczędzić energię i prawie nie ma konkurencji. Jeśli organizm zdecyduje się tu żyć, musi znaleźć sposób, aby uchronić się przed tymi toksycznymi substancjami – wyjaśnił profesor Dietrich H. Nies, mikrobiolog z MLU.

W 2009 roku profesor Nies wraz z profesorem Frankiem Reithem z University of Adelaide udowodnił, że C. metallidurans jest w stanie biologicznie wytwarzać złoto. Jednak wtedy badacze nie wiedzieli, dlaczego tak się dzieje. Procesy te poznano dopiero teraz.

Jak się okazuje, bakteria ta ma całkiem pomysłowy mechanizm ochronny, który obejmuje nie tylko złoto, ale także miedź. Związki zawierające oba te pierwiastki mogą łatwo dostać się do komórek C. metallidurans. Wewnątrz wchodzą ze sobą w interakcje, które stwarzają poważne zagrożenie dla bakterii.

Aby poradzić sobie z tym problemem, bakterie C. metallidurans wykorzystują enzymy do usuwania szkodliwych metali z ich komórek – w przypadku miedzi jest enzym o nazwie CupA. Ale obecność złota powoduje nowy problem.

– Gdy obecne są również związki złota, enzym zostaje stłumiony, a toksyczne związki miedzi i złota pozostają w komórce – wyjaśnił Nies. Wtedy bakterie C. metallidurans aktywują inny enzym, który naukowcy nazwali CopA. Dzięki temu bakteria może przekształcać związki miedzi i złota w formy, które są mniej szkodliwe i łatwiej przyswajane przez komórkę. – Dzięki temu mniej związków miedzi i złota dostaje się do wnętrza komórki – dodał Nies.

Ten proces nie tylko pozwala bakteriom przetrwać w tak wymagającym środowisku, ale także powoduje powstanie maleńkich cząsteczek złota, wielkości kilku nanometrów, jako efekt uboczny procesu.

Zrozumienie tego procesu pozwoli teraz na jego wykorzystanie. W przyszłości te spostrzeżenia mogą zostać użyte do uszlachetnienia cennego metalu z rud, które zawierają tylko niewielkie ilości złota – coś, co obecnie jest bardzo trudne.

 

Źródło: Martin Luther University Halle-Wittenberg, Big Think, fot. Technical University of Munich