Phát hiện vi khuẩn “cực ngầu”: Ăn kim loại độc hại để nhả ra... vàng

11:00 20/02/2018

Nồng độ cao của kim loại nặng như đồng và vàng luôn độc hại đối với hầu hết các sinh vật sống. Tuy nhiên đối với vi khuẩn C. Metallidurans, chúng có thể dễ dàng tìm cách để chiết xuất các nguyên tố vi lượng có giá trị từ một hợp chất kim loại nặng mà không bị nhiễm độc.

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU), Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) và Đại học Adelaide ở Úc đã phát hiện ra các quá trình phân tử xảy ra bên trong vi khuẩn cực kỳ lợi hại này.

Các vi khuẩn hình que C. metallidurans chủ yếu sống trong khu vực đất được làm giàu bằng kim loại nặng. Theo thời gian, một số khoáng chất phân hủy trong đất, thải kim loại nặng độc hại và hydro vào môi trường. "Nếu một sinh vật quyết định sống sót ở đây, nó phải tìm cách bảo vệ bản thân khỏi những chất độc hại này" - giáo sư Dietrich H. Nies, một nhà vi sinh vật học tại MLU giải thích.


Vi khuẩn hình que C. metallidurans
Vi khuẩn hình que C. metallidurans

Cùng với người đồng nghiệp Úc, Giáo sư Frank Reith từ Đại học Adelaide, đã chứng minh được trong năm 2009 rằng vi khuẩn C. metallidurans có khả năng sản xuất vàng bằng phương pháp sinh học. Tuy nhiên lý do tại sao nó có thể thực hiện điều này và các quá trình diễn ra vẫn còn là ẩn số. Tuy nhiên giờ đây, các nhà khoa học đã có thể dễ dàng giải quyết nỗi băn khoăn này.

Như giáo sư Nies phân tích, vi khuẩn C. metallidurans có một cơ chế bảo vệ cực kì tốt đối với các kim loại nặng bao gồm cả vàng và đồng. Các hợp chất chứa cả hai nguyên tố này có thể dễ dàng xâm nhập vào tế bào C. metallidurans. Khi ion đồng và các phức hợp vàng xâm nhập vào sâu bên trong, chúng sẽ gây ra tác động phá hủy đối với vi khuẩn.

Khi quá nhiều đồng đã tích tụ bên trong vi khuẩn, nó thường được chuyển ra bên ngoài bởi enzyme CupA. Giáo sư Dietrich H. Nies nói: "Tuy nhiên, đối với hợp chất vàng, enzyme này bị ức chế, các hợp chất đồng và vàng độc hại vẫn còn trong tế bào. Để giải quyết vấn đề này, vi khuẩn kích hoạt một enzyme khác. Enzyme đó sẽ biến đổi các hợp chất đồng và vàng thành các dạng khó hấp thụ ban đầu của nó.


Hình ảnh của những khối vàng tí hon thu được
Hình ảnh của những khối vàng tí hon thu được

Về bản chất, C. metallidurans đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành vàng thứ cấp, xuất hiện sau sự phân rã của các quặng vàng nguyên thủy, được tạo ra về mặt địa lý. Nó biến đổi vàng độc hại được hình thành bởi quá trình thời tiết, thành những khối vàng thật sự có giá trị.

Cuộc nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu chung Đức - Úc đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về nửa sau của chu kỳ vàng hóa học địa chất. Thì ra, vàng cũng có thể được sản xuất từ ​​các quặng chỉ chứa một tỷ lệ nhỏ vàng mà không cần qua các liên kết thủy ngân độc hại như trước đây.

Theo phys.org