箭頭標示處為耐金屬貪銅菌所產出的金塊(圖:American Society for Microbiology)

科學家於 2009 年發現一種稱為耐金屬貪銅菌( Cupriavidus metallidurans )的細菌,能夠在佈滿具生物毒性的重金屬土壤中生存,而且,還能吸收土壤中的重金屬,然後排出砂金,猶如懂得「煉金術」一般。而日前,德國哈雷-維騰貝格大學( Martin Luther University Halle-Wittenberg )的研究團隊,揭示了此細菌煉金術背後的機制。

耐金屬貪銅菌

此種細菌為了避免競爭者,生存在含有有毒重金屬的環境中。而就如論文作者之一,迪特里斯·尼斯( Dietrich H. Neis )所說:「如果生命選擇在這種環境生存,其必須演化出能夠抵禦有毒物質的機制。」研究團隊發現,砂金是此細菌面對重金屬的抵禦機制中的副產品。

氧化酶

銅元素為此種細菌所需的金屬元素,但在吸收的同時會將含金化合物帶入細菌體內。當這兩種重金屬在細胞內累積過多時,會對細菌本身造成傷害,所以貪銅菌具有一種稱為 CupA 的酶( Cu-efflux pump )負責將具毒性的一價銅移出細胞。但餘下的一價及三價金亦會阻礙此 CupA 的運作,因此貪銅菌亦演化出一種稱為 CopA 的銅氧化酶( periplasmic Cu(I)-oxidase ),將三價金經一價金還原回金原子,排出體外,在細菌周遭留下砂金。

未來應用

此研究結果除了讓科學家進一步了解黃金在生物地球化學( biogeochemical )中的循環方式,也提供了一種方法,有望成為新的黃金提煉方式,避免現今氰化法及電解法所造成的環境污染。此研究的結果已發表於 Metallomics  期刊上。

 

參考資料:

  1. Bütof, L., Wiesemann, N., Herzberg, M., Altzschner, M., Holleitner, A., Reith, F., & Nies, D. H. (2018). Synergistic gold–copper detoxification at the core of gold biomineralisation in Cupriavidus metallidurans. Metallomics. doi:10.1039/c7mt00312a
  2. Dean, S. (n.d.). These Bacteria Digest Toxic Metals And Poop Out Tiny Gold Nuggets. Retrieved February 13, 2018. SCIENCEALART
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