Золотий алхімік: як непоказна бактерія перетворює отруту на 24-каратне золото (4 фото)

У середньовіччі алхіміки безуспішно намагалися перетворити свинець на золото. Природа виявилася хитрішою, вона створила справжнього живого алхіміка. Знайомтеся: Cupriavidus metallidurans - мікроскопічна бактерія, яка буквально наполягає на чистому 24-каратному золоті.





Ця дивовижна тварюка живе там, де все живе миттєво гине - у ґрунтах, перенасичених токсичними важкими металами. Як же тендітна клітина виживає у такому смертоносному коктейлі і до чого тут дорогоцінний метал?

Для більшості істот іони міді та золота у високих концентраціях – це чиста отрута. Однак C. metallidurans навчилася використовувати їх для свого метаболізму. Проблема виникає тоді, коли міді у ґрунті стає надто багато.

Намагаючись захиститися від надлишку міді, бактерія включає спеціальний клітинний насос. Але цей насос випадково починає закачувати всередину клітини розчинені сполуки золота. Утворюється токсична пастка: обидва метали проникають углиб клітини, погрожуючи знищити її зсередини.



Щоб не загинути, бактерія запускає унікальний захисний механізм. Вона активує фермент під назвою CopA. Цей біохімічний «щит» робить справжнє диво. Він перетворює сполуки міді на форми, які клітина може безпечно вивести назовні. Також він хімічно відновлює небезпечні, розчинні іони золота стабільну, тверду форму.

В результаті цього процесу токсичне золото перетворюється на нешкідливі металеві наночастинки розміром всього кілька нанометрів. Бактерія просто "виштовхує" їх на свою зовнішню оболонку.





У природі ці бактерії живуть колоніями, утворюючи тонкі біоплівки поверхнях мінералів. Коли мільярди бактерій століттями очищають себе від токсинів, скинуті ними золоті наночастки поступово нашаровуються один на одного.

Вчені довели: саме C. metallidurans та подібні до неї мікроорганізми (наприклад, Delftia acidovorans) відіграють ключову роль у формуванні вторинних золотих самородків у природі. Звичний нам блискучий самородок із струмка – це найчастіше результат життєдіяльності трильйонів невидимих ​​трудівників.



Скляний біореактор, що містить біоплівку, утворену Cupriavidus metallidurans

Сьогодні вчені намагаються приручити «золоту» бактерію. Її хочуть використовувати для біовимки - екологічно чистого видобутку золота із бідної руди або переробки старих смартфонів та комп'ютерів. На відміну від традиційних промислових методів, мікробам не потрібні смертельно небезпечні ціаніди та ртуть. Вони роблять ту ж роботу, вимагаючи натомість лише трохи живильного середовища.

C. metallidurans довела, що алхімія можлива. Головне - правильний біологічний підхід.