細菌的「鍊金術」已被科學家破解，機理獨特，未來前景甚好
在我們的星球上，沒有任何一種生命形式能夠像單細胞細菌那樣成功地滲透到每一種環境中。這些圍觀世界的小東西擔當著許多角色，其中一些微生物也是凈化貴金屬的專家，有些竟然可以加工出微型的金塊。
目前，有國際研究小組已經深入研究了一種貪吃金屬的細菌——耐金屬貪銅菌（Cupriavidus metallidurans）。它們能夠攝取有毒的金屬化合物，同時生長發育，並排出微小的金塊作為副產品。研究人員揭示了其運作機理，相關研究已經發表在學術期刊《金屬組學（Metallomics）》。
和許多其他元素一樣，黃金也可以進入所謂的生物地球化學循環。它能夠溶解，轉移，最終重新積聚到地球的沉積物中。
在這一過程中，每一環節都有著微生物的參與。科學家不禁發問，金離子在土壤中通常會形成高毒性的化合物，然而這些微生物為何沒有被毒害呢？
早在2009年，人們首次發現棒狀耐金屬貪銅菌能夠排出小金塊。當時科學家看到，這種細菌能以某種方式攝取有毒的金化合物，並將金元素轉化為金屬形式。而這種有機生命本身卻沒有受到任何明顯的危害。
首席研究員，地質微生物學家弗蘭克·瑞斯曾介紹：「這項研究表明它們和金化合物的解毒緊密相關，並由此形成了生物礦化的金。」
現在，經過多年深入研究，瑞斯和他的同事終於揭開了細菌實現如此驚人壯舉的確切機制。
C. metallidurans細菌在含有氫和一系列有毒重金屬的土壤中能夠繁榮生長。這意味著它們與其他在這種環境中容易中毒的生物體不存在競爭。
德國哈雷·維滕貝格大學微生物學家Dietrich H. Nies作為研究的共同作者，這樣說道：「如果生物體選擇在這裡生存，就必須找到一種方法來保護自己免受這些有毒物質的傷害。」
事實證明，這種細菌具有相當巧妙的保護機制，它們不僅能夠應付金，還可以處理銅。
含有這兩種元素的化合物可以很容易地進入耐金屬貪銅菌細胞。一旦攝入化合物，它們就會將銅離子和金複合物轉運到細菌內部，化合物在那裡會被嚴重破壞。
具體來講，細菌利用酶將有害的金屬轉移出細胞。對於銅來說，對應的是有一種叫做CupA的酶。但是黃金的存在會引起新的問題。
Nies表示：「當金化合物也存在時，酶遭到抑制，有毒的銅和金化合物會留在細胞內。」
對於其他普通細菌來說，面對這種狀況時恐怕只能放棄，並遷移到毒性較弱的區域生活。但對於耐金屬貪銅菌C. metallidurans來說，它們擁有另一種酶，科學家稱之為CopA。
利用這種分子，細菌可以將銅和金化合物轉化成不易被細胞吸收的形式。
根據Nies的解釋，這能夠確保更少的銅和金化合物進入細胞內部。
「這樣細菌中毒程度很小，排出銅的酶可以順利地處理多餘的銅。」
有趣的是，這個過程不僅讓微生物去除了無用的銅，而且還在細菌表面產生了少量細小的金塊納米顆粒。
研究團隊在以往工作基礎上，進一步掌握了細菌「拉出金塊」的機理。這意味著科學家已經向解開黃金的生物地球化學循環邁出了一大步。
當然，最重要的還是能夠將細菌這種奇妙的能力善加利用。
未來，這種能力可以被用來從含有少量金屬的礦石中提煉貴金屬。這在當前是非常棘手的難題，所以這項技術的研發頗具前景。
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