Przełomowe odkrycie w nauce. Bakterie, które wydalają złoto

Naukowcy z Niemiec i Australii znaleźli sposób na pozyskiwanie złota bez konieczności kopania ziemi. Wszystko dzięki mikroskopijnym organizmom – bakteriom Cupriavidus metallidurans, które potrafią przekształcać toksyczne metale ciężkie w drobinki szlachetnego kruszcu.

Bakteria wydalająca złotoBakteria wydalająca złoto
Źródło zdjęć: © pressemitteilungen.pr.uni-halle.de | Uniwersytet w Halle
Maciej Gąsiorowski

Bakterie Cupriavidus metallidurans, przypominające mikroskopijne pałeczki, żyją w ekstremalnych środowiskach – glebach i skałach bogatych w metale ciężkie, takie jak miedź czy kadm. Dla większości organizmów te miejsca są zabójcze z powodu wysokiej toksyczności metali. Jednak C. metallidurans nie tylko przetrwały, ale i ewoluowały, by skutecznie wykorzystywać te warunki.

Oprócz toksycznych metali ciężkich, warunki życia w tych glebach nie są złe. Wystarczająca ilość wodoru pozwala zaoszczędzić energię i prawie nie ma konkurencji. Jeśli organizm zdecyduje się tu żyć, musi znaleźć sposób, aby uchronić się przed tymi toksycznymi substancjami – tłumaczy profesor Dietrich H. Nies, mikrobiolog z Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU).

Już w 2009 roku zespół naukowców kierowany przez profesora Niesa oraz profesora Franka Reitha z University of Adelaide wykazał, że C. metallidurans jest w stanie biologicznie wytwarzać złoto. Jednak choć potwierdzono wtedy, że proces faktycznie zachodzi, nie było jeszcze wiadomo, jak dokładnie to się dzieje. Tajemnica została rozwikłana dzięki wspólnym badaniom uczonych z MLU, Technische Universität München (TUM) oraz University of Adelaide, opublikowanym na łamach prestiżowego czasopisma "Metallomics". Zespół badawczy odkrył, że to unikalne zjawisko jest efektem wewnętrznej strategii obronnej bakterii. Związki miedzi i złota przenikają do komórek bakterii, gdzie wchodzą w niebezpieczne dla niej reakcje chemiczne. W normalnych warunkach bakteria radzi sobie z toksyczną miedzią przy pomocy enzymu zwanego CupA, który pozwala usuwać metal z komórki. Ale kiedy w otoczeniu pojawia się także złoto, sytuacja się komplikuje.

Gdy obecne są również związki złota, enzym zostaje stłumiony, a toksyczne związki miedzi i złota pozostają w komórce – wyjaśnia profesor Nies.

W odpowiedzi na ten chemiczny atak bakteria uruchamia kolejny enzym, który badacze nazwali CopA. To właśnie on umożliwia komórce przekształcenie toksycznych związków w mniej szkodliwe formy, które nie tylko stają się łatwiejsze do usunięcia, ale również mniej zagrażają funkcjonowaniu organizmu. – Dzięki temu mniej związków miedzi dostaje się do wnętrza komórki – dodaje Nies.

Złote drobinki jako efekt uboczny

Cały ten precyzyjny system obronny niesie jednak ze sobą zaskakujący rezultat – powstawanie mikroskopijnych cząstek złota. To właśnie jako produkt uboczny neutralizacji toksycznych pierwiastków C. metallidurans wytwarza maleńkie bryłki czystego złota o rozmiarach kilku nanometrów.

Choć ilości złota powstające w tym procesie są mikroskopijne, to ich znaczenie naukowe – i potencjalnie przemysłowe – jest ogromne. Bakterie te, żyjące w niszach ekologicznych praktycznie nieosiągalnych dla innych organizmów, nie tylko przetrwały dzięki biochemicznej finezji, ale i stworzyły unikatową możliwość pozyskiwania złota z bardzo ubogich rud.

Szansa na nowe technologie

Zrozumienie działania tych mechanizmów daje badaczom zupełnie nowe perspektywy. Wiedza o tym, jak C. metallidurans radzi sobie z metalami, może w przyszłości pozwolić na rozwój biotechnologicznych metod odzyskiwania złota z rud zawierających tylko jego śladowe ilości. To istotne, zwłaszcza że wydobycie metali szlachetnych tradycyjnymi metodami wymaga ogromnych nakładów energii i generuje znaczne zanieczyszczenia.

Jeśli uda się wykorzystać te bakterie lub ich enzymy w sposób przemysłowy, możliwe będzie stworzenie bardziej zrównoważonych i ekologicznych metod pozyskiwania metali. Dodatkowo może to mieć zastosowanie w rekultywacji terenów poprzemysłowych – bakterie potrafią bowiem nie tylko oczyszczać środowisko z toksycznych metali, ale i przekształcać je w coś o wysokiej wartości ekonomicznej.

Wybrane dla Ciebie
Granica z Białorusią. Przedłużono strefę buforową
Granica z Białorusią. Przedłużono strefę buforową
Mikołaje okładali się przy owocach. Sceny w sklepie w Baku
Mikołaje okładali się przy owocach. Sceny w sklepie w Baku
Od ofiary do oszustki. Emerytka zamieszana w przekręt na 1,4 mln zł
Od ofiary do oszustki. Emerytka zamieszana w przekręt na 1,4 mln zł
Dramat w powietrzu. Niemiec zmarł w samolocie
Dramat w powietrzu. Niemiec zmarł w samolocie
Rasistowski atak z użyciem broni pneumatycznej. Jest wyrok
Rasistowski atak z użyciem broni pneumatycznej. Jest wyrok
Krzyżówka językowa. Tylko mistrz poradzi sobie z wszystkimi hasłami
Krzyżówka językowa. Tylko mistrz poradzi sobie z wszystkimi hasłami
Żołnierz chciał się poddać. Rosjanie zaczęli egzekucję
Żołnierz chciał się poddać. Rosjanie zaczęli egzekucję
Łatwy sposób na czyste ramy okienne. Odzyskają biały kolor
Łatwy sposób na czyste ramy okienne. Odzyskają biały kolor
Europejscy liderzy ostrzegają Zełenskiego. Chodzi o Putina
Europejscy liderzy ostrzegają Zełenskiego. Chodzi o Putina
Tragiczny wybuch pieca w Częstochowie. Nie żyje starsza kobieta
Tragiczny wybuch pieca w Częstochowie. Nie żyje starsza kobieta
Plaster na dłoni Trumpa. Jego rzeczniczka zabrała głos
Plaster na dłoni Trumpa. Jego rzeczniczka zabrała głos
Kupił czekoladę na jarmarku. Aż się zagotował, gdy ją otworzył
Kupił czekoladę na jarmarku. Aż się zagotował, gdy ją otworzył