Rudolf Cole
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Stroh in Gold zu verwandeln ist ein alter Hut: Eine bizarre Bakterienart praktiziert jedes Mal, wenn sie atmet, eine Form der Alchemie.
Das bodenlebende, stäbchenförmige Bakterium Cupriavidus metallidurans ist biologisch gesehen berühmt dafür, massive Dosen toxischer Metalle überleben zu können. Neue Forschungsergebnisse zeigen nun, dass spezielle Enzyme in den Bakterien dafür verantwortlich sind, toxische Versionen von Gold in inertes festes Gold umzuwandeln, wodurch Miniatur-Goldnuggets entstehen.
"Bei der Konfrontation mit immer mehr Gold sind einige Bakterienzellen vollständig mit Gold umhüllt", sagte Studienleiter Dietrich Nies, molekularer Mikrobiologe an der Martin-Luther-Universität in Deutschland. Diese Goldschalen sind höchstens Mikrometer groß, sagte Nies, aber sie können sich zu sandkorngroßen Stücken zusammenlagern. [Extremes Leben auf der Erde: 8 bizarre Kreaturen]
Schwermetallprobleme
C. metallidurans überlebt in Böden, die voller Schwermetalle sind, die typischerweise für biologische Organismen toxisch sind. Nies und seine Kollegen entdeckten 2009, dass die Bakterien festes Gold in ihrer unmittelbaren Umgebung ablagern konnten, aber sie wussten nicht wie.
Jetzt haben sie eine Antwort. Die Bakterien sind von zwei Membranen umgeben, sagte Nies, dazwischen befindet sich ein Raum, der als Periplasma bezeichnet wird. Sie benötigen Spuren von Kupfer, um ihre Stoffwechselprozesse durchzuführen, aber das Kupfer ist in großen Dosen giftig. Daher haben die Bakterien ein spezielles Enzym namens CupA, das überschüssiges Kupfer aus dem Inneren der Zelle in das Periplasma pumpen kann, wo es keinen Schaden anrichten kann.
Das Problem tritt auf, wenn die Bakterien auf Goldionen treffen, bei denen es sich um Goldmoleküle handelt, die eines oder mehrere ihrer Elektronen verloren haben und daher instabil sind. Diese Ionen werden leicht an beiden Zellmembranen vorbei in das Innere der Zelle importiert, wo sie selbst Schäden verursachen können. Die Ionen hemmen auch die CupA-Pumpe, die überschüssiges Kupfer entfernt, und können als solche Schäden durch Kupferionen verstärken, die in die Zellen gelangen.
Zum Glück für die Bakterien haben sie eine Problemumgehung: ein anderes Enzym namens CopA. Dieses Enzym stiehlt den Kupfer- und Goldionen Elektronen und wandelt sie in stabile Metalle um, die die innere Membran der Zelle nicht leicht passieren können.
"Sobald die metallischen Goldnanopartikel im Periplasma gebildet sind, sind sie immobilisiert und weniger toxisch", sagte Nies.
Gold kacken
Sobald das Periplasma mit inertem Metall gefüllt ist, spaltet sich die äußere Membran und verschüttet die glänzenden Nuggets, sagte Nies.
Laut Nies und seinen Kollegen ist es wichtig, den Prozess zu verstehen, da die Bakterien im Wesentlichen festes Gold in eine hochlösliche Goldverbindung umwandeln und dann wieder zurück. Wenn der Mensch den Prozess nachahmen könnte, wäre es möglich, Erz mit einem sehr geringen Goldanteil aufzunehmen, das Edelmetall in eine wasserlösliche Version von sich selbst umzuwandeln, es aus dem Gestein aufzulösen und es dann - voila - wieder in das Gestein umzuwandeln glänzendes massives Gold, das in allem verwendet wird, von Schmuck bis hin zu Elektronik. Derzeit besteht die einzige Möglichkeit darin, Quecksilber zu verwenden, das sehr giftig ist.
Die Forscher berichteten ihre Ergebnisse im Januar in der Zeitschrift Metallomics.
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