Золотой алхимик: как невзрачная бактерия превращает яд в 24-каратное золото (4 фото)

В средневековье алхимики безуспешно пытались превратить свинец в золото. Природа оказалась хитрее, она создала настоящего живого алхимика. Знакомьтесь: Cupriavidus metallidurans - микроскопическая бактерия, которая буквально какает чистым 24-каратным золотом.





Эта удивительная тварь обитает там, где всё живое мгновенно погибает - в почвах, перенасыщенных токсичными тяжелыми металлами. Как же хрупкая клетка выживает в таком смертоносном коктейле и при чем здесь драгоценный металл?

Для большинства существ ионы меди и золота в высоких концентрациях - это чистый яд. Однако C. metallidurans научилась использовать их для своего метаболизма. Проблема возникает тогда, когда меди в почве становится слишком много.

Пытаясь защититься от избытка меди, бактерия включает особый клеточный насос. Но этот же насос случайно начинает закачивать внутрь клетки растворенные соединения золота. Образуется токсичная ловушка: оба металла проникают вглубь клетки, угрожая уничтожить её изнутри.



Чтобы не погибнуть, бактерия запускает уникальный защитный механизм. Она активирует фермент под названием CopA. Этот биохимический «щит» совершает настоящее чудо. Он превращает соединения меди в формы, которые клетка может безопасно вывести наружу. Так же он химически восстанавливает опасные, растворимые ионы золота в стабильную, твердую форму.

В результате этого процесса токсичное золото превращается в безвредные металлические наночастицы размером всего в несколько нанометров. Бактерия просто «выталкивает» их на свою внешнюю оболочку.





В природе эти бактерии живут колониями, образуя тонкие биопленки на поверхностях минералов. Когда миллиарды микробов веками очищают себя от токсинов, сброшенные ими золотые наночастицы постепенно наслаиваются друг на друга.

Ученые доказали: именно C. metallidurans и подобные ей микроорганизмы (например, Delftia acidovorans) играют ключевую роль в формировании вторичных золотых самородков в природе. Привычный нам блестящий самородок из ручья - это зачастую результат жизнедеятельности триллионов невидимых тружеников.



Стеклянный биореактор, содержащий биопленку, образованную Cupriavidus metallidurans

Сегодня ученые пытаются приручить «золотую» бактерию. Её хотят использовать для биовыемки - экологически чистой добычи золота из бедной руды или переработки старых смартфонов и компьютеров. В отличие от традиционных промышленных методов, микробам не нужны смертельно опасные цианиды и ртуть. Они делают ту же работу, требуя взамен лишь немного питательной среды.

C. metallidurans доказала, что алхимия возможна. Главное правильный биологический подход.