Золото - это отходы бактерий? Да ну

Никакая другая форма жизни на нашей планете не может так круто адаптироваться к разным условиям жизни, как бактерии. Среди многочисленных микробов на Земле, оказывается, существуют специалисты по очистке драгоценных металлов.

Международная команда исследователей выяснила, как бактерия Cupriavidus metallidurans умудряется поглощать токсичные металлические соединения, а после этого жить и здравствовать, в качестве побочного эффекта производя на свет крошечные золотые самородки.

Как и многие другие элементы, золото может проходить так называемый биогеохимический цикл — растворяться, перемещаться и, в конечном счете, концентрироваться в осадках Земли.

Микробы участвуют в каждом шаге этого процесса, что заставляет ученых задаться вопросом, как они не отравляются высокотоксичными соединениями, которые обычно образуются в почве.

В 2009 году впервые была обнаружена C. metallidurans. Ученые увидели, что ей каким-то образом удается поглощать токсичные соединения золота и превращать их в металлическую форму элемента без какой-либо очевидной опасности для самого организма.

«Результаты этого исследования указывают на их участие в активной детоксикации соединений золота, ведущей к образованию золотых биоминералов», — сказал ведущий исследователь, геомикробиолог Франк Рейт в 2009 году.

Теперь, после нескольких лет исследований, Рейт и его коллеги наконец узнали точный механизм, как бактерия совершает этот удивительный подвиг.

C. metallidurans процветает в почвах, которые содержат как водород, так и ряд токсичных тяжелых металлов. Это означает, что бактерия не обладает большой конкуренцией со стороны других организмов, которые могут быть легко отравлены в таких условиях.

«Если организм хочет выжить здесь, он должен найти способ защитить себя от этих токсичных веществ», — говорит соавтор последнего исследования, микробиолог Дитрих Х. Ниес из Галле-Виттенбергского университета имени Мартина Лютера в Германии.

Как оказалось, у бактерии есть гениальный защитный механизм, связанный с золотом и медью.

Соединения, содержащие оба этих элемента, могут легко проникать в клетки C. metallidurans. Внутри они взаимодействуют таким образом, что ионы меди и комплексы золота транспортируются глубоко внутрь бактерии, где им могут нанести ущерб.

Чтобы справиться с этой проблемой, бактерии используют ферменты для выталкивания металлов, которые их обижают, из своих клеток. Для меди есть фермент под названием CupA. Но наличие золота вызывает новую проблему.

«Когда присутствуют соединения золота, фермент подавляется, а токсичные соединения меди и золота остаются внутри клетки», — говорит Ниш.

В этот момент другие бактерии могут просто отказаться жить в таких условиях и пойти плодиться где-нибудь в менее токсичном месте. А у этого организма туз в рукаве. Ученые обозначили его CopA.

С этим ферментом бактерии могут превращать соединения меди и золота во что-то более удобоваримое.

«Бактерия меньше отравлена, так как фермент помогает избавиться от излишков меди беспрепятственно».

Этот загадочный процесс позволяет не только выкачать всю медь из клеток, но и оставляет крошечные наночастицы золота на поверхности микробов.

Результаты этого исследования, которые основываются на предыдущей работе той же команды, — это увлекательное представление о работе странного микроба. Но кроме того, талант бактерии можно было бы эффективно использовать.

Понимание того, как C. metallidurans может выкакивать золотые самородки, означает, что ученые сделали огромный шаг ближе к пониманию биогеохимического цикла золота.

В будущем эти идеи могут быть использованы для переработки драгоценных металлов из руд, содержащих только небольшое количество металла, что в настоящее время является очень сложной историей.

Специально для проекта “Наука от Фансаенс”