Höga koncentrationer av tungmetaller, som koppar och guld, är giftiga för de flesta levande varelser. Detta är inte fallet för bakterien C. metallidurans, som har hittat ett sätt att utvinna värdefulla spårämnen från en förening av tungmetaller utan att förgifta sig själv. En intressant bieffekt:bildandet av små guldkorn. Ett team av forskare från Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), tekniska universitetet i München (TUM) och universitetet i Adelaide i Australien har upptäckt de molekylära processer som äger rum inuti bakterierna. Gruppen presenterade sina resultat i den välrenommerade tidskriften Metallomics , publicerad av Royal Society of Chemistry.

Den stavformade bakterien C. metallidurans lever främst i jordar som är berikade med tungmetaller. Med tiden några, mineraler bryts ner i marken och släpper ut giftiga tungmetaller och väte i miljön. "Förutom de giftiga tungmetallerna, levnadsförhållandena i dessa jordar är inte dåliga. Det finns tillräckligt med väte för att spara energi och nästan ingen konkurrens. Om en organism väljer att överleva här, den måste hitta ett sätt att skydda sig från dessa giftiga ämnen, " förklarar professor Dietrich H. Nies, en mikrobiolog vid MLU. Tillsammans med sin australiska motsvarighet, Professor Frank Reith från University of Adelaide, han kunde bevisa 2009 att C. metallidurans kan deponera guld biologiskt. Varför den gör detta och de exakta processerna som äger rum förblev okända. Nu, forskarna har äntligen kunnat lösa mysteriet.

Guld kommer in i bakterierna på samma sätt som koppar. Koppar är ett viktigt spårämne för C. metallidurans men det är giftigt i stora mängder. När koppar- och guldpartiklarna kommer i kontakt med bakterierna, en rad kemiska processer förekommer:koppar, som vanligtvis förekommer i en form som är svår att ta upp, omvandlas till en form som är avsevärt lättare för bakterien att importera och därmed kan nå cellens inre. Samma sak händer med guldföreningarna.

När för mycket koppar har samlats inuti bakterierna, det pumpas normalt ut av enzymet CupA. "Dock, när guldföreningar också är närvarande, enzymet undertrycks och de giftiga koppar- och guldföreningarna stannar kvar i cellen. Koppar och guld i kombination är faktiskt mer giftiga än när de uppstår av sig själva, " säger Dietrich H. Nies. För att lösa detta problem, bakterierna aktiverar ett annat enzym – CopA. Detta enzym omvandlar koppar- och guldföreningarna till deras ursprungligen svårabsorberade former. "Detta säkerställer att färre koppar- och guldföreningar kommer in i cellernas inre. Bakterien förgiftas mindre och enzymet som pumpar ut kopparn kan göra sig obehindrat av kopparöverskottet. En annan konsekvens:guldföreningarna som är svåra att absorbera omvandlas i det yttre. område av cellen till ofarliga guldkorn som bara är några få nanometer stora, säger Nies.

I naturen, C. metallidurans spelar en nyckelroll i bildandet av så kallat sekundärt guld, som uppstår efter nedbrytningen av primär, geologiskt skapade, gamla guldmalmer. Det omvandlar de giftiga guldpartiklarna som bildas av vittringsprocessen till ofarliga guldpartiklar, därigenom producerar guldkorn.

Studien som genomfördes av det gemensamma tysk-australiska forskarteamet ger viktiga insikter om den andra halvan av den biogeokemiska guldcykeln. Här, primärt guld omvandlas av andra bakterier till mobila, giftiga guldföreningar, som omvandlas tillbaka till sekundärt metalliskt guld under andra halvan av cykeln. När hela cykeln är förstått, guld kan också framställas från malmer som bara innehåller en liten andel guld utan att kräva giftiga kvicksilverbindningar som tidigare var fallet.