Neue Studie der Uni Halle: Diese Bakterien verdauen giftige Metalle und bilden dabei Gold

Für die meisten Lebewesen sind größere Mengen von Schwermetallen, wie Kupfer oder Gold, giftig. Nicht für das Bakterium C. metallidurans: Es hat einen Weg gefunden, aus einem Schwermetall-Gemisch wertvolle Spurenelemente zu beziehen, ohne sich dabei selbst zu vergiften. Ein interessanter Nebeneffekt: Dabei bildet es winzige Goldnuggets. Welche molekularen Prozesse dabei in den Bakterien ablaufen, hat nun ein Forscherteam der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), der Technischen Universität München (TUM) und der australischen Universität Adelaide herausgefunden. Ihre Ergebnisse stellt die Gruppe in der renommierten Fachzeitschrift “Metallomics” der Royal Society of Chemistry vor.

Das stäbchenförmige Bakterium C. metallidurans lebt vor allem in Böden, die mit zahlreichen Schwermetallen angereichert sind. Im Lauf der Zeit verwittern einige Mineralien im Boden und geben dabei giftige Schwermetalle und Wasserstoff an ihre Umgebung ab. “Wenn man von den giftigen Schwermetallen absieht, sind die Lebensbedingungen in diesen Böden aber nicht schlecht: Es gibt genügend Wasserstoff zur Energiespeicherung und nahezu keinerlei Konkurrenz. Will ein Organismus hier überleben, muss er jedoch eine Möglichkeit finden, sich gegen diese Gifte zu schützen”, sagt Prof. Dr. Dietrich Nies, Professor für Mikrobiologie an der MLU. Gemeinsam mit seinem australischen Kollegen Prof. Dr. Frank Reith von der Universität Aderlaide konnte er bereits 2009 nachweisen, dass C. metallidurans auf biologischem Weg Gold ablagern kann. Welche genauen Prozesse dabei jedoch ablaufen und warum sie das tun, war bislang unbekannt. Dem sind die Forscher nun auf die Schliche gekommen.

Gold gelangt auf demselben Weg wie Kupfer in das Innere der Bakterien. 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. Dabei wird Kupfer, das eigentlich in einer schwerer aufnehmbaren Form vorliegt, in eine für das Bakterium wesentlich leichter aufnehmbare Form umgewandelt und so gelangt es in das Zellinnere. Das Gleiche passiert auch mit den Gold-Verbindungen.

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New study by the University of Halle: These Bacteria produce gold by digesting toxic metals

High concentrations of heavy metals, like copper and gold, are toxic for most living creatures. This is not the case for the bacterium C. metallidurans, which has found a way to extract valuable trace elements from a compound of heavy metals without poisoning itself. One interesting side-effect: the formation of tiny gold nuggets. A team of researchers from Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), the Technical University of Munich (TUM) and the University of Adelaide in Australia has discovered the molecular processes that take place inside the bacteria. The group presented their findings in the renowned journal “Metallomics” published by the Royal Society of Chemistry.

The rod-shaped bacterium C. metallidurans primarily lives in soils that are enriched with numerous heavy metals. Over time some minerals break down in the soil and release toxic heavy metals and hydrogen into their environment. “Apart from the toxic heavy metals, living conditions in these soils are not bad. There is enough hydrogen to conserve energy and nearly no competition. If an organism chooses to survive here, it has to find a way to protect itself from these toxic substances,” explains Professor Dietrich H. Nies, a microbiologist at MLU. Together with his Australian counterpart, Professor Frank Reith from the University of Adelaide, he was able to prove in 2009 that C. metallidurans is able to deposit gold biologically. Why it does this and the exact processes that take place remained unknown. Now the researchers have finally been able to solve the mystery.

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