Wovon Alchemisten nur träumten, machen Bakterien möglich: Gold erschaffen. Das Bakterium C. metallidurans verdaut giftiges Metall und produziert winzige Goldnuggets.
Das fanden Forscher der Martin-Luther-Universität Halle, der TU München sowie der Universität Aderlaide gemeinsam heraus. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift „Metallomics“ der Royal Society of Chemistry.
Das stäbchenförmige Bakterium lebt vor allem in Böden, die mit zahlreichen Schwermetallen angereichert sind. Die gibt es praktisch überall auf der Welt. „Wenn man von diesen giftigen Metallen absieht, sind die Lebensbedingungen in diesen Böden aber nicht schlecht: Es gibt genügend Wasserstoff zur Energiespeicherung und nahezu keinerlei Konkurrenz“, so Prof. Dr. Dietrich Nies, Professor für Mikrobiologie an der MLU. Will ein Organismus hier überleben, muss er jedoch eine Möglichkeit finden, sich gegen diese Gifte zu schützen.
Fähigkeit bereits seit 2009 bekannt
Dass C. metallidurans Gold ablagern kann, ist den Forschern bereits seit 2009 bekannt. Jedoch blieb die Frage nach dem „wie“ bis jetzt unbeantwortet. Die Forscher fanden heraus, dass Gold auf demselben Weg in das Innere der Bakterien gelangt wie Kupfer. Kupfer ist für C. metallidurans einerseits ein lebenswichtiges Spurenelement. Andererseits ist es in größeren Konzentrationen giftig. Kommen die Kupfer- und Goldteilchen in Berührung mit den Bakterien, laufen vielfältige chemische Prozesse ab. Diese bahnen Kupfer und Gold den Weg ins Zellinnere.
Eine weitere Aufnahme der Goldkörnchen – TU MünchenWenn sich im Inneren der Bakterie zu viel Kupfer befindet, wird es normalerweise durch das Enzym CupA wieder nach außen abgepumpt. „Wenn im Inneren der Bakterie aber zusätzlich Gold-Verbindungen vorhanden sind, kann das Enzym seine Wirkung nicht entfalten – die giftigen Kupfer- und Gold-Verbindungen bleiben im Zellinneren. In Kombination sind Kupfer und Gold sogar noch giftiger als alleine“, sagt Dietrich Nies. Um dieses Problem zu lösen, aktivieren die Bakterien noch ein weiteres Enzym: CopA. Es kann die Kupfer- und Gold-Verbindungen wieder in die ursprünglichen, schwerer aufnehmbaren Formen umwandeln. „Dadurch gelangen weniger Kupfer- und Goldverbindungen in das Innere der Zelle, das Bakterium wird weniger vergiftet und das Kupfer-Abpump-Enzym kann ungehindert überschüssiges Kupfer entsorgen. Eine weitere Folge: Die schwerer aufnehmbaren Gold-Verbindungen verwandeln sich im Außengebiet der Zelle in wenige nanometerkleine, harmlose Goldnuggets“, fasst Nies zusammen.
C. metallidurans soll Umwelt helfen
In der Natur spielt C. metallidurans eine zentrale Rolle bei der Bildung von sogenanntem sekundären Gold. Dieses entsteht im Anschluss an die Verwitterung von primären, geologisch entstandenen alten Golderzen. Es wandelt die bei der Verwitterung entstandenen, giftigen Goldteilchen in harmlose Goldpartikel um und bildet so Goldnuggets.
Doch nicht nur diese Erkenntnis ist für die Forscher wertvoll. In Zukunft könnten ihre Ergebnisse auch helfen, die Goldgewinnung insgesamt umweltfreundlicher zu machen. Wird der gesamte Zyklus verstanden, könnte Gold ohne – wie bisher üblich – giftige Quecksilberbindungen auch aus Erzen mit einem nur geringen Goldanteil gewonnen werden.
Quelle: Informationsdienst Wissenschaft e. V.
Titelbild: American Society for Microbiology
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