Золотой алхимик: удивительная бактерия, производящая чистое золото
В Средние века алхимики тщетно стремились превратить свинец в золото. Однако природа оказалась куда изобретательнее: она создала настоящего живого алхимика. Встречайте Cupriavidus metallidurans, микроскопическая бактерия, которая буквально выделяет чистое 24-каратное золото.
Это невероятное создание населяет территории, где любая жизнь мгновенно прекращается — в грунтах, перенасыщенных ядовитыми тяжелыми металлами. Каким образом такая уязвимая клетка умудряется выживать в этой смертельной смеси, и какую роль здесь играет благородный металл?
Для подавляющего большинства организмов ионы меди и золота в больших дозах представляют собой настоящий яд. Однако C. metallidurans приспособилась применять их для собственного обмена веществ. Трудности возникают тогда, когда уровень меди в земле становится чрезмерно высоким.
Стремясь обезопасить себя от избытка меди, бактерия активирует специализированный клеточный насос. Однако этот же механизм непреднамеренно начинает перекачивать внутрь клетки растворенные золотые соединения. Формируется опасная комбинация: оба металла проникают вглубь клетки, угрожая разрушить её изнутри.
Чтобы выжить, бактерия задействует особый защитный механизм. Она активирует фермент CopA. Этот биохимический «щит» творит настоящее волшебство: преобразует соединения меди в формы, которые клетка способна без риска вывести наружу. Кроме того, он восстанавливает опасные растворимые ионы золота до стабильного твердого состояния.
В итоге токсичное золото превращается в безвредные металлические наночастицы размером всего несколько нанометров. Бактерия просто «выталкивает» их на свою внешнюю оболочку.
В дикой природе данные бактерии существуют в виде колоний, формируя тонкие биопленки на минеральных поверхностях. Когда на протяжении многих веков миллиарды микроорганизмов очищают себя от ядовитых веществ, сброшенные ими наночастицы золота постепенно накладываются одна на другую.
Исследователи подтвердили: именно C. metallidurans и родственные ей микроорганизмы (к примеру, Delftia acidovorans) играют главную роль в образовании вторичных золотых самородков в естественной среде. Знакомый нам сверкающий самородок из ручья — это, как правило, итог работы триллионов невидимых тружеников.
Стеклянный биореактор, содержащий биопленку, образованную Cupriavidus metallidurans
Сегодня исследователи стремятся одомашнить так называемую «золотую» бактерию. Её планируют задействовать для биовыемки — экологичного извлечения золота из низкокачественной руды или переработки устаревших смартфонов и компьютеров. В отличие от стандартных промышленных подходов, этим микроорганизмам не требуются смертельно опасные цианиды и ртуть. Они выполняют ту же задачу, запрашивая взамен лишь небольшое количество питательной среды.