Биологи объяснили, как бактерии получают чистое золото из руды

Биологи описали цепочку биохимических реакций, в результате которых на внешней стороне клеточной мембраны бактерий Cupriavidus metallidurans образуются частицы чистого золота. 

Тяжелые металлы и их соединения токсичны для большинства живых существ, но не для бактерий C. metallidurans, которые нашли способ извлекать из соединений тяжелых металлов, таких как медь и золото, полезные микроэлементы. В ходе этого процесса образуются, кроме прочего, крупицы золота. Группа немецких и австралийских биологов описала биохимические процессы, позволяющие бактериям делать это; статья опубликована в журнале Royal Society of Chemistry.

Палочкообразные бактерии C. metallidurans живут в почвах с высокой концентрацией соединений тяжелых металлов. Если не брать в расчет это токсичное соседство, то эти почвы вполне подходят для жизни: они богаты питательными для бактерий солями, а конкуренции за ресурсы здесь практически нет. Чтобы жить в таких условиях, нужно только научиться перерабатывать медь и золото. C. metallidurans умеют это делать, что доказал тот же научный коллектив в 2009 году. А теперь ученые готовы объяснить, как бактериям это удается.

Все начинается с обработки на внешней стороне мембраны бактерии: там соли меди и золота разлагаются до соединений, которые могут проникнуть сквозь клеточную стенку. Медь необходима для жизнедеятельности бактерий, однако ее избыток опасен. Когда меди в клетке становится много, она выводится ферментом CupA.

 

Золотые крупицы на поверхности  живых C. metallidurans Credit: American Society for Microbiology

 
Этот механизм работает до тех пор, пока ему не препятствует избыток соединений золота, которые ингибируют реакцию фермента с медью и не дают яду выводиться из организма бактерии. Тогда в работу вступает фермент CopA. Он превращает соединения меди и золота обратно в те, что неспособны проникать сквозь клеточную мембрану. Поступление металлов в клетку прекращается, и бактерия, пользуясь паузой, избавляется от токсичных излишков. Побочный эффект этого процесса – образование маленьких, в несколько нанометров, частиц металлического золота на внешней стороне клеточной стенки, совершенно безвредных для самой бактерии.

В природе C. metallidurans играют ключевую роль в формировании золотых самородков из первичной золотой руды, сформировавшейся в результате геологических процессов. Другие живые организмы извлекают связанное золото из руды и превращают его в токсичные комплексные соединения, которые в результате жизнедеятельности C. metallidurans превращаются в безвредное для всех живых организмов металлическое золото.