Một số vi khuẩn tiêu hóa kim loại độc sản sinh quặng vàng nhỏ

Hơn thế, vi khuẩn này còn sản sinh các quặng vàng nhỏ. Đó là kết quả nghiên cứu của một nhóm các nhà khoa học tại trường Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU), Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) và Đại học Adelaide ở Úc. Cụ thể, các nhà khoa học đã phát hiện ra các quá trình phân tử diễn ra bên trong vi khuẩn.

Vi khuẩn hình que C. metallidurans chủ yếu sống dưới đất chứa nhiều kim loại nặng. Theo thời gian, một số khoáng chất phân hủy trong đất và thải ra các kim loại nặng độc hại và hydro vào môi trường của chúng. GS. Dietrich H. Nies, nhà sinh vật học tại MLU và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Ngoại trừ các kim loại nặng độc hại, các điều kiện sống dưới đất vẫn tốt: Có đủ hydro để bảo toàn năng lượng và gần như không xảy ra tình trạng cạnh tranh. Nếu một sinh vật lựa chọn sinh sống ở đây, nó phải tìm cách tự bảo vệ khỏi các chất độc này”.

Năm 2009, cùng với giáo sư Frank Reith tại trường Đại học Adelaide, GS. Nies đã chứng minh C. metallidurans có thể lắng đọng vàng bằng phương pháp sinh học. Tuy nhiên, các quá trình cụ thể vẫn chưa được xác định. Giờ đây, nhóm nghiên cứu đã giải đáp được bí ẩn này.

Vàng đi vào trong vi khuẩn theo cách giống như đồng. Đồng là một nguyên tố vi lượng quan trọng đối với C. metallidurans nhưng nó độc hại khi có số lượng lớn. Khi các hạt đồng và vàng tiếp xúc với vi khuẩn, nhiều quá trình hóa học xảy ra: đồng thường xuất hiện dưới dạng khó hấp thụ, được chuyển đổi thành dạng mà vi khuẩn dễ thâm nhập và đi vào nội bào. Quá trình tương tự diễn ra với các hợp chất vàng.

Khi quá nhiều đồng tích tụ bên trong vi khuẩn, nó thường được đẩy ra ngoài nhờ enzym CupA. GS. Dietrich H. Nies cho rằng: "Tuy nhiên, khi các hợp chất vàng hiện diện, enzym này bị ức chế và các hợp chất đồng và vàng độc hại vẫn tồn tại trong tế bào. Đồng và vàng kết hợp với nhau sẽ độc hơn khi chúng xuất hiện riêng rẽ”. Để giải quyết vấn đề này, vi khuẩn kích hoạt một enzym khác có tên là CopA. Enzym này biến đổi các hợp chất đồng và vàng thành những dạng ban đầu khó hấp thu. Như vậy, ít hợp chất đồng và vàng thâm nhập vào nội bào. Vi khuẩn bị ngộ độc ít hơn và enzym đẩy đồng ra, nên có thể xử lý lượng đồng dư thừa dễ dàng hơn. Ngoài ra, hợp chất vàng khó hấp thụ chuyển đổi trong khu vực ngoại bào thành các quặng vàng vô hại có kích thước chỉ vài nano mét.

Trong tự nhiên, C. metallidurans đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành vàng thứ cấp, xuất hiện sau khi có sự phân rã của các quặng vàng sơ cấp do biến đổi địa chất. Vi khuẩn biến đổi các hạt vàng độc hại được hình thành bởi quá trình phong hóa thành hạt vàng vô hại, qua đó tạo ra các quặng vàng.

Nghiên cứu cung cấp những hiểu biết sâu sắc về nửa sau của chu kỳ vàng sinh-địa hóa. Ở đây kim loại vàng sơ cấp được các vi khuẩn khác biến đổi thành hợp chất vàng độc hại có khả năng di chuyển, được biến đổi thành vàng kim loại thứ cấp trong nửa sau của chu kỳ. Khi hiểu rõ toàn bộ chu kỳ, cũng có thể sản xuất vàng từ quặng chỉ chứa một tỷ lệ nhỏ vàng mà không cần các liên kết thủy ngân độc hại như trước đây.

N.P.D-NASATI (Theo Science Daily)