Η φιλοσοφική λίθος είναι τελικά μικρόβιο

Οι Αλχημιστές έψαχναν τη φιλοσοφική λίθο, το φθηνό στοιχείο που θα μετατρέπονταν σε χρυσό, σε λάθος σημείο. Δεν είναι μέταλλο. Είναι μικρόβιο.

Το Cupriavidus metallidurans είναι ένα βακτήριο εδάφους με ραβδωτό σχήμα και καταφέρνει να επιβιώνει σε περιβάλλοντα με υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μέταλλων, που είναι τοξικά κατά κύριο λόγο για τους οργανισμούς.

Το βακτήριο κάνει ένα είδος αλχημικής αντίδρασης εκκρίνοντας βόλους χρυσού της τάξης των μικρόμετρων, που συσσωματώνονται σε κομμάτια μεγέθους κόκκου της άμμου.

Αυτή η ιδιότητα του βακτηρίου ήταν γνωστή από το 2009, αλλά μέχρι σήμερα δεν ξέραμε πώς το κάνει. Μια νέα έρευνα αποκαλύπτει τα ειδικά ένζυμα που διαθέτει και μετατρέπουν τον χρυσό από την τοξική του μορφή σε καθαρό χρυσό.

Το βακτήριο αποτελείται από 2 μεμβράνες και ο ενδιάμεσος χώρος λέγεται περίπλασμα.

Για να διεξάγει τις μεταβολικές διεργασίες του χρειάζεται ίχνη χαλκού. Όμως ο χαλκός είναι τοξικός σε μεγάλες συγκεντρώσεις. Αυτό που το κάνει να ξεχωρίζει είναι ότι έχει ένα ένζυμο, το CupA, που αντλεί την περίσσεια χαλκού από το εσωτερικό του κυττάρου στο περίπλασμα, προστατεύοντας το εσωτερικό του κυττάρου.

Τι γίνεται όταν βρεθεί σε περιβάλλον με ιόντα χρυσού;


Τα ιόντα αυτά είναι συμπλέγματα χρυσού Au(I/III) που έχουν χάσει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια και επομένως είναι ασταθή.

Διαπερνούν εύκολα και τις δύο κυτταρικές μεμβράνες, και μπορούν να εισέρχονται και στο εσωτερικό του κυττάρου. Επίσης τα ιόντα αναστέλλουν τη δράση του της αντλίας CupA, που αφαιρεί την περίσσεια χαλκού. Κάτι τέτοιο θα οδηγούσε σε διπλή συνεργαστική τοξικότητα από τη συσσώρευση χρυσού και χαλκού μέσα στο κύτταρο το οποίο θα προκαλούσε μεγάλη βλάβη.

Ευτυχώς όμως τα βακτήρια έχουν και ένα άλλο ένζυμο, την οξειδάση CopA. Το ένζυμο αυτό κλέβει ιόντα από τον χαλκό και τον χρυσό και τα μετατρέπει σε σταθερά μέταλλα, που δεν μπορούν να διαπεράσουν την εσωτερική μεμβράνη του κυττάρου.

Αδρανοποιούνται στο περίπλασμα και δεν είναι πλέον τοξικά για το κύτταρο. Μόλις το περίπλασμα γεμίσει με τα αδρανοποιημένα μέταλλα, η εξωτερική μεμβράνη ανοίγει και εξέρχονται μικροί λαμπεροί βόλοι χρυσού.

Η κατανόηση της διαδικασίας είναι ιδιαιτέρως σημαντική αφού τα βακτήρια καταφέρνουν να μετατρέψουν στερεό χρυσό σε μια εξαιρετικά διαλυτή ένωσή του και το αντίστροφο.

Αν μπορούσαμε να τη μιμηθούμε θα ήμασταν σε θέση να εξάγουμε χρυσό από μεταλλεύματα με πολύ χαμηλό ποσοστό χρυσού, κάνοντάς τον, πρώτα, υδατοδιαλυτό, και μετά πάλι στερεό χρυσό, που χρησιμοποιείται παντού, από τα κοσμήματα μέχρι τις ηλεκτρονικές συσκευές. Τώρα ο μόνος τρόπος έχουμε στη διάθεσή μας είναι με τη χρήση υδραργύρου που είναι άκρως τοξικός.


Πηγές:

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.
Reith, F., Etschmann, B., Grosse, C., Moors, H., Benotmane, M. A., Monsieurs, P., ... & Martinez-Criado, G. (2009). Mechanisms of gold biomineralization in the bacterium Cupriavidus metallidurans. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(42), 17757-17762.

Πηγές εικόνων:

gizmodo.com
Technical University of Munich--

 https://bioximikos.gr/topics/biochemistry-molecular-biology/627-i-filosofiki-lithos-einai-telika-mikrovio