Бактерии питаются токсичными металлами и выделяют золото

Ни одна другая форма жизни на нашей планете не проникла в каждую среду так успешно, как микроскопические бактериальные клетки. Среди множества функций, которые бактерии выполняют в жизни Земли, есть и способность очищать драгоценные металлы, согласно даннымНаучная тревога.

Как и многие другие элементы, золото может участвовать в биогеохимическом цикле, который включает в себя разрушение, перемещение и, в конечном итоге, повторную концентрацию в земных отложениях. Микроорганизмы участвуют на всех этапах этого процесса, что заставило учёных задуматься о том, как они избегают отравления высокотоксичными соединениями, образующимися из ионов золота в почве.

Фрэнк Рейт и его коллеги из Университета Аделаиды (Австралия) впервые обнаружили палочковидную бактерию C. metallidurans, выделяющую золото, в 2009 году. Она способна поедать токсичные соединения золота и преобразовывать их в металлическую форму золота, не причиняя вреда организму. После многих лет исследований Рейт точно выяснил, как и каким образом C. metallidurans это делает. Результаты исследования были опубликованы в журнале Metallomics 2 января.

C. metallidurans процветает в почвах, содержащих как водород, так и ряд токсичных тяжёлых металлов. Это означает, что C. metallidurans не испытывает серьёзной конкуренции со стороны других организмов. «Если организм решает выжить в такой почве, он должен найти способ защитить себя от этих токсичных веществ», — говорит Дитрих Х. Нис, микробиолог из Галле-Виттенбергского университета имени Мартина Лютера (MLU) в Германии.

Бактерии C. metallidurans обладают гениальным защитным механизмом, в котором задействовано не только золото, но и медь. Соединения, содержащие оба элемента, легко проникают в клетки C. metallidurans. Проникая глубоко внутрь, ионы меди и комплексы золота оказывают разрушительное воздействие на бактерии.

Чтобы решить эту проблему, бактерии C. metallidurans используют фермент CupA для транспортировки меди из клетки. Однако присутствие золота создаёт новую проблему. «В присутствии соединений золота фермент CupA ингибируется, что приводит к тому, что соединения меди и золота остаются в бактериальной клетке», — говорит Нис.

В этот момент многие другие бактерии сдались бы и перебрались в менее токсичные места, но не C. metallidurans. У этого организма есть другой фермент, CopA, который помогает бактериям преобразовывать соединения золота и меди в формы, трудно усваиваемые клетками.

«Это гарантирует, что в бактериальную клетку попадёт меньше соединений меди и золота. Бактерии меньше отравляются, а ферменты могут без проблем удалить избыток меди», — объясняет Нис.

Этот процесс не только помогает C. metallidurans удалять ненужную медь, но и создаёт на поверхности бактерий мельчайшие наночастицы золота. Понимание того, как C. metallidurans выделяет золото, приблизит учёных к разгадке биогеохимического цикла золота. В будущем эти знания могут быть использованы для очистки драгоценных металлов от руд, содержащих лишь следовые количества.

Чт Чт