Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Bakterier producerer guld ved at fordøje giftige metaller

C. metalliduraner kan producere små guldklumper. Kredit:American Society for Microbiology

Høje koncentrationer af tungmetaller, som kobber og guld, er giftige for de fleste levende væsner. Dette er ikke tilfældet for bakterien C. metallidurans, som har fundet en måde at udvinde værdifulde sporstoffer fra en forbindelse af tungmetaller uden at forgifte sig selv. En interessant bivirkning:dannelsen af ​​små guldklumper. Et team af forskere fra Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), det tekniske universitet i München (TUM) og universitetet i Adelaide i Australien har opdaget de molekylære processer, der finder sted inde i bakterierne. Gruppen præsenterede deres resultater i det anerkendte tidsskrift Metallomics , udgivet af Royal Society of Chemistry.

Den stavformede bakterie C. metallidurans lever primært i jorde, der er beriget med tungmetaller. Over tid nogle, mineraler nedbrydes i jorden og frigiver giftige tungmetaller og brint til miljøet. "Udover de giftige tungmetaller, levevilkårene i disse jorder er ikke dårlige. Der er nok brint til at spare energi og næsten ingen konkurrence. Hvis en organisme vælger at overleve her, den skal finde en måde at beskytte sig mod disse giftige stoffer, " forklarer professor Dietrich H. Nies, en mikrobiolog på MLU. Sammen med sin australske kollega, Professor Frank Reith fra University of Adelaide, han kunne i 2009 bevise, at C. metallidurans er i stand til at deponere guld biologisk. Hvorfor det gør dette og de nøjagtige processer, der finder sted, forblev ukendt. Nu, forskerne har endelig været i stand til at løse mysteriet.

Guld kommer ind i bakterierne på samme måde som kobber. Kobber er et vigtigt sporstof for C. metallidurans, men det er giftigt i store mængder. Når kobber- og guldpartiklerne kommer i kontakt med bakterierne, en række kemiske processer forekommer:Kobber, som normalt forekommer i en form, der er svær at tage op, omdannes til en form, der er betydeligt nemmere for bakterien at importere og dermed er i stand til at nå det indre af cellen. Det samme sker også med guldforbindelserne.

Endnu et billede af de små guldklumper. Kredit:Technical University of Munich (TUM)

Når der er ophobet for meget kobber inde i bakterierne, det pumpes normalt ud af enzymet CupA. "Imidlertid, når guldforbindelser også er til stede, enzymet undertrykkes, og de giftige kobber- og guldforbindelser forbliver inde i cellen. Kobber og guld kombineret er faktisk mere giftige, end når de optræder alene, " siger Dietrich H. Nies. For at løse dette problem, bakterierne aktiverer et andet enzym - CopA. Dette enzym omdanner kobber- og guldforbindelserne til deres oprindeligt vanskelige at absorbere former. "Dette sikrer, at færre kobber- og guldforbindelser kommer ind i det cellulære indre. Bakterien forgiftes mindre, og enzymet, der pumper kobberet, kan bortskaffe det overskydende kobber uhindret. En anden konsekvens:de guldforbindelser, der er vanskelige at absorbere transformer i det ydre område af cellen til harmløse guldklumper på kun få nanometer store, «siger Nies.

I naturen, C. metallidurans spiller en nøglerolle i dannelsen af ​​såkaldt sekundært guld, som opstår efter sammenbruddet af primær, geologisk skabt, gamle guldmalme. Det forvandler de giftige guldpartikler, der dannes ved forvitringsprocessen, til harmløse guldpartikler, derved producerer guldklumper.

Studiet udført af det fælles tysk-australske forskerhold giver vigtig indsigt i anden halvdel af den bio-geokemiske guldcyklus. Her, primært guld omdannes af andre bakterier til mobilt, giftige guldforbindelser, som omdannes tilbage til sekundært metallisk guld i anden halvdel af cyklussen. Når hele cyklussen er forstået, guld kan også fremstilles af malme, der kun indeholder en lille procentdel guld uden at kræve giftige kviksølvbindinger, som det tidligere var tilfældet.


Varme artikler