Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Bakteryjne złoto
Wysokie stężenia metali ciężkich, takich jak złoto oraz miedź są toksyczne dla większości żywych stworzeń, jednak nie dotyczy to bakterii Cupriusvidus metalidurans, które znalazły sposób na pozyskanie cennych pierwiastków z mieszanek metali szlachetnych. Mikroorganizmy te, nie wywołując samozatrucia, posiadają interesujący „efekt uboczny” - tworzą małe bryłki złota. Zespół niemieckich i australijskich naukowców odkrył procesy molekularne zachodzące wewnątrz bakterii.

 

Pałeczkowate bakterie C. metalidurans żyją głównie w glebach wzbogaconych w liczne metale ciężkie. Z biegiem czasu niektóre minerały rozpadają się w glebie i uwalniają toksyczne pierwiastki śladowe, także wodór,  do swojego środowiska. Oprócz toksycznych metali ciężkich, warunki życia w glebach są dobre. Wystarczająca ilość wodoru pozwala zaoszczędzić energię, a co więcej mikroorganizmy te niemalże nie posiadają konkurencji. Jeśli organizm zdecyduje się tu przetrwać, musi znaleźć sposób żeby uchronić się przed tymi toksycznymi substancjami. Bakterie Cupriusvidus metalidurans są zdolne do redukowania toksycznych kompleksów Au (I/III) w nanocząstki złota metalicznego (Au), tym samym pośrednicząc w tworzeniu (trans) bryłek złota na powierzchni Ziemi. Krótko mówiąc, są w stanie zdeponować złoto biologiczne.

Złoto wchodzi do bakterii w taki sam sposób, co miedź. Miedź jest istotnym pierwiastkiem śladowym dla omawianego drobnoustroju. Niestety jest toksyczna w dużych ilościach. Kiedy cząsteczki miedzi i złota wchodzą w kontakt z bakteriami, zachodzi wtedy szereg procesów chemicznych. Miedź, występująca zwykle w postaci trudnej do wychwycenia, przekształca się w formę, która jest znacznie łatwiejsza do modyfikacji przez bakterie i dzięki temu jest w stanie dotrzeć do wnętrza komórki. Dokładnie to samo dzieje się ze związkami złota.

Kiedy wewnątrz bakterii gromadzi się zbyt dużo miedzi, jest ona zwykle wypompowywana przez enzym CupA. Warto jednak zaznaczyć, że gdy obecne są również związki złota, enzym ten jest stłumiony, a toksyczne związki miedzi i złota pozostają w komórce, przez co łączona miedź i złoto są bardziej toksyczne niż wtedy, gdy pojawiają się oddzielnie. Bakterie, aby rozwiązać ten problem, aktywują inny enzym – CopA, który przekształca związki miedzi oraz złota w pierwotnie trudne do absorpcji formy. Gwarantuje to, że do wnętrza komórki dostaje się mniej związków miedzi i złota, a bakteria jest w mniejszym stopniu skażona. Dzięki temu enzym, który wypompowuje miedź może pozbyć się nadmiaru tego pierwiastka bez przeszkód.

W naturze Cupriusvidus metalidurans odgrywają kluczową rolę w tworzeniu tzw. złota wtórnego, które pojawia się po rozpadzie, utworzonych pierwotnie w procesie geologicznym, starożytnych rud złota. Przekształca ona toksyczne cząstki złota powstałe w wyniku procesu wietrzenia w nieszkodliwe cząsteczki złota i właśnie w ten sposób tworząc bryłki złota.

Badanie przeprowadzone przez niemiecko-australijski zespół badawczy dostarcza ważnych informacji na temat drugiej połowy cyklu biogeochemicznego złota. Podczas tego procesu, pierwszorzędny złoty metal jest przekształcany przez inne bakterie w ruchliwe, toksyczne związki złota, które w drugiej połowie cyklu zostają przekształcone z powrotem we wtórne złoto metaliczne. Cykl ten udowadnia, że złoto może być również wytwarzane z rud zawierających jedynie niewielki procent złota bez konieczności stosowania toksycznych wiązań rtęciowych.

KOMENTARZE
Newsletter