Wie ein Bakterium zum Goldesel wird

Das Bakterium Cupriavidus metallidurans sondert Gold ab.
Das Bakterium C. metallidurans bildet winzige Gold-Nuggets. Bild: American Society for Microbiology

Eigentlich lebt das Bakterium Cupriavidus metallidurans im Schlaraffenland: Dort wo es es vorkommt, gibt es reichlich Nahrung und wenig Konkurrenz. Denn es lebt in schwermetallhaltigen, giftigen Böden. Eines dieser Schwermetalle ist Gold. Um sich selbst nicht zu vergiften, transportiert es die toxischen Schwermetall-Verbindungen, die ins Zellinnere gelangt sind, wieder nach außen. Dabei bilden sich winzige Goldnuggets an der Oberfläche des Bakteriums. Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg haben nun herausgefunden, wie das Bakterium das anstellt.

Giftige Synergie

Für das Bakterium ist Kupfer ein lebenswichtiges Spurenelement. In großen Mengen ist es allerdings giftig. Das Bakterium wandelt daher Kupferverbindungen aus seiner Umwelt in eine Form um, die leicht ins Zellinnere gelangt. Befindet sich zu viel Kupfer in der Zelle, wird ein Enzym namens CupA aktiviert, das die überschüssigen Kupferverbindungen nach außen bringt.

Problematisch wird es, wenn neben den Kupferverbindungen aber auch Goldverbindungen in der Umwelt sind. Denn auch die giftigen Goldverbindungen gelangen auf dem gleichen Weg ins Innere des Bakteriums. Dort blockieren sie das Enzym CupA. Auf diese Weise kann das Bakterium nicht mehr die giftigen Kuperverbindungen loswerden. In Kombination miteinander sind die Kupfer- und Goldverbindungen daher besonders toxisch für diesen Organismus. Wie kann es also unter diesen Bedingungen überleben?

„Goldesel-Enzym“

Die Forscher um Prof. Dr. Hans Nies fanden heraus, dass das Bakterium ein zweites Enzym besitzt, das CopA genannt wird. Das wandelt die Kupfer- und Goldverbindungen wieder zurück in ihre schwer aufnehmbaren Formen. Dadurch nimmt das Bakterium die Gifte weniger gut auf und kann die Kupfer- und Goldverbindungen, die im Zellinneren sind, herauspumpen. In der Folge wandeln sich die schwerer aufnehmbaren Gold-Verbindungen im Außengebiet der Zelle in nanometerkleine, harmlose Goldnuggets, wie die Wissenschaftler im Fachjournal Metallomics berichten.

Diese Erkenntnisse sind ein wichtiger Beitrag zum Verständnis des bio-geochemischen Gold-Zyklus. Wenn dieser Zyklus besser verstanden wird, könnte Gold beispielsweise ohne giftige Quecksilberbindungen gewonnen werden.

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