Палочковидная бактерия C. Metallidurans в основном обитает в почвах, обогащенных многочисленными тяжелыми металлами. Со временем некоторые минералы разлагаются в почве и выделяют токсичные тяжелые металлы и водород в окружающую среду. «Если не считать ядовитых тяжелых металлов, условия жизни на этих почвах неплохие. Достаточно водорода для экономии энергии и почти нет конкуренции. Если организм решает выжить здесь, он должен найти способ защитить себя от этих токсичных веществ », — объясняет профессор Дитрих Х. Нис, микробиолог из MLU.
Вместе со своим австралийским коллегой профессором Фрэнком Рейтом из Университета Аделаиды он смог доказать в 2009 году, что C. Metallidurans способен биологически откладывать золото. Почему это происходит и какие именно процессы происходят, так и осталось неизвестным. Теперь исследователи наконец-то смогли разгадать загадку.
Золото попадает в бактерии так же, как медь. Медь — жизненно важный микроэлемент для C. Metallidurans, однако в больших количествах токсичен. Когда частицы меди и золота вступают в контакт с бактериями, происходит ряд химических процессов: медь, которая обычно находится в трудно усваиваемой форме, превращается в форму, которую бактериям значительно легче импортировать. и, таким образом, может достигать внутренней части ячейки.
То же самое происходит и с соединениями золота.
Когда внутри бактерий накапливается слишком много меди, она обычно выкачивается ферментом CupA. «Однако, когда присутствуют соединения золота, фермент подавляется, и токсичные соединения меди и золота остаются внутри клетки.
Вместе медь и золото на самом деле более токсичны, чем когда они появляются сами по себе », — говорит Дитрих Х. Nies. Чтобы решить эту проблему, бактерии активируют другой фермент — CopA.
Этот фермент превращает соединения меди и золота в их изначально трудно усваиваемые формы. "Это гарантирует, что меньшее количество соединений меди и золота попадет во внутреннее пространство клетки. Бактерия меньше отравляется, а фермент, который выкачивает медь, может беспрепятственно избавляться от излишков меди. Еще одно последствие: соединения золота, которые трудно абсорбировать, превращаются во внешней части клетки в безвредные золотые самородки размером всего несколько нанометров », — говорит Нис.
В природе C. Metallidurans играет ключевую роль в образовании так называемого вторичного золота, которое появляется после разложения первичных, геологически созданных, древних золотых руд. Он превращает токсичные частицы золота, образовавшиеся в процессе выветривания, в безвредные частицы золота, тем самым производя золотые самородки.
Исследование, проведенное совместной немецко-австралийской исследовательской группой, дает важную информацию о второй половине биогеохимического цикла золота. Здесь первичное металлическое золото преобразуется другими бактериями в подвижные токсичные соединения золота, которые во второй половине цикла снова превращаются во вторичное металлическое золото.
Как только весь цикл будет понят, золото также можно будет производить из руд, содержащих лишь небольшой процент золота, без необходимости использования токсичных ртутных связей, как это было раньше.