Hoge concentraties zware metalen, zoals koper en goud, zijn giftig voor de meeste levende wezens. Dit is niet het geval voor de bacterie C. metallidurans, die een manier heeft gevonden om waardevolle sporenelementen te extraheren uit een verbinding van zware metalen zonder zichzelf te vergiftigen. Een interessant neveneffect:de vorming van kleine goudklompjes. Een team van onderzoekers van de Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), de Technische Universiteit van München (TUM) en de Universiteit van Adelaide in Australië hebben de moleculaire processen ontdekt die in de bacteriën plaatsvinden. De groep presenteerde hun bevindingen in het gerenommeerde tijdschrift Metalomica , gepubliceerd door de Royal Society of Chemistry.

De staafvormige bacterie C. metallidurans leeft voornamelijk in bodems die verrijkt zijn met zware metalen. Na verloop van tijd sommige mineralen breken af ​​in de bodem en brengen giftige zware metalen en waterstof in het milieu. "Afgezien van de giftige zware metalen, de levensomstandigheden in deze bodems zijn niet slecht. Er is genoeg waterstof om energie te besparen en bijna geen concurrentie. Als een organisme ervoor kiest om hier te overleven, het moet een manier vinden om zichzelf te beschermen tegen deze giftige stoffen, " legt professor Dietrich H. Nies uit, een microbioloog bij MLU. Samen met zijn Australische collega Professor Frank Reith van de Universiteit van Adelaide, hij kon in 2009 bewijzen dat C. metallidurans in staat is om goud biologisch af te zetten. Waarom het dit doet en de exacte processen die plaatsvinden, bleven onbekend. Nutsvoorzieningen, de onderzoekers hebben het mysterie eindelijk kunnen oplossen.

Goud komt de bacteriën binnen op dezelfde manier als koper. Koper is een essentieel sporenelement voor C. metallidurans, maar is in grote hoeveelheden giftig. Wanneer de koper- en gouddeeltjes in contact komen met de bacteriën, vindt een reeks chemische processen plaats:koper, die meestal voorkomt in een vorm die moeilijk op te nemen is, wordt omgezet in een vorm die voor de bacterie aanzienlijk gemakkelijker te importeren is en zo het binnenste van de cel kan bereiken. Hetzelfde gebeurt ook met de goudverbindingen.

Als er te veel koper is opgehoopt in de bacteriën, het wordt normaal weggepompt door het enzym CupA. "Echter, wanneer goudverbindingen ook aanwezig zijn, het enzym wordt onderdrukt en de giftige koper- en goudverbindingen blijven in de cel. Koper en goud gecombineerd zijn eigenlijk giftiger dan wanneer ze alleen verschijnen, " zegt Dietrich H. Nies. Om dit probleem op te lossen, de bacteriën activeren een ander enzym:CopA. Dit enzym zet de koper- en goudverbindingen om in hun oorspronkelijk moeilijk opneembare vormen. "Dit zorgt ervoor dat er minder koper- en goudverbindingen het celbinnenland binnenkomen. De bacterie wordt minder vergiftigd en het enzym dat het koper wegpompt kan het overtollige koper ongehinderd afvoeren. Een ander gevolg:de moeilijk opneembare goudverbindingen transformeren in de buitenste gebied van de cel in onschadelijke goudklompjes van slechts enkele nanometers groot, ' zegt Nies.

In de natuur, C. metallidurans speelt een sleutelrol bij de vorming van zogenaamd secundair goud, die ontstaat na de ineenstorting van de primaire, geologisch gecreëerd, oude goudertsen. Het transformeert de giftige gouddeeltjes gevormd door het verweringsproces in onschadelijke gouddeeltjes, waardoor goudklompjes worden geproduceerd.

De studie van het gezamenlijke Duits-Australische onderzoeksteam geeft belangrijke inzichten in de tweede helft van de bio-geochemische goudcyclus. Hier, primair goud wordt door andere bacteriën omgezet in mobiel, giftige goudverbindingen, dat in de tweede helft van de cyclus weer wordt omgezet in secundair metallisch goud. Zodra de hele cyclus is begrepen, goud kan ook worden geproduceerd uit ertsen die slechts een klein percentage goud bevatten zonder dat er giftige kwikbindingen nodig zijn, zoals voorheen het geval was.