ჩვენს პლანეტაზე არსებული სიცოცხლის არც ერთი ფორმა არ ფილტრავს ყველანაირ გარემოს ისე წარმატებით, როგორც ციცქნა, ერთუჯრედიანი ბაქტერია. გარდა იმისა, რომ ძალიან ბევრი როლი აქვთ დედამიწაზე არსებული სიცოცხლისთვის, როგორც ჩანს, ზოგიერთი მათგანი ასევე შესანიშნავია ძვირფასი ლითონების გასაწმენდად.

მკვლევართა საერთაშორისო ჯგუფმა გაარკვია, თუ როგორ ახერხებს მეტალის მჭამელი ერთ-ერთი ბაქტერია, Cupriavidus metallidurans-ი, ტოქსიკური მეტალური ნაერთების გადაყლაპვას, ცოცხლად გადარჩენას და გვერდითი ეფექტის სახით ციცქნა თვითნაბადი ოქროს წარმოქმნას.

სხვა მრავალ ელემენტთა მსგავსად, ოქროს შეუძლია მოძრაობა ე. წ. ბიოქიმიურ ციკლში — დაიშალოს, მიმოიფანტოს გარშემო და თანდათან, ხელახლა კონცენტრირდეს დედამიწის დანალექებში.

მიკრობები ჩართული არიან ამ პროცესის ყოველ ეტაპში, რამაც მკვლევრებს უბიძგა შეესწავლათ, თუ როგორ არ იწამლებიან ისინი იმ ძლიერ ტოქსიკური ნაერთებისგან, რომლებსაც ოქროს იონები ყოველთვის წარმოქმნის ნიადაგში.

ჯერ კიდევ 2009 წელს შენიშნეს, რომ ჩხირისებრი ბაქტერია C. metallidurans-ი თვითნაბად ოქროს გამოყოფდა. მაშინ მეცნიერებმა გაარკვიეს, რომ ის როგორღაც ახერხებდა ოქროს ტოქსიკური ნაერთების მონელებას და მათ გარდაქმნას ელემენტის მეტალურ ფორმაში ისე, რომ თავად ორგანიზმს არ ექმნებოდა არანაირი ხილული საფრთხე.

„ამ კვლევის შედეგებმა განსაზღვრა მათი ჩართულობა ოქროს კომპლექსების აქტიურ დეტოქსიფიკაციაში, რაც ოქროს ბიომინერალების წარმოქმნას განაპირობებდა“, — ამბობდა 2009 წელს უფროსი მკვლევარი, გეომიკრობიოლოგი ფრენკ რეითი.

ამჯერად, წლობით კვლევის შემდეგ, რეითმა და მისმა კოლეგებმა ბოლოსდაბოლოს უკვე იციან ის ზუსტი მექანიზმი, რომლის საშუალებითაც ბაქტერია ასეთ გასაოცარ შედეგს აღწევს.

C. metallidurans ბინადრობს ნიადაგებში, რომლებიც შეიცავს როგორც წყალბადს, ისე ტოქსიკური მძიმე მეტალების ფართო დიაპაზონს. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ ეს ბაქტერია ძლიერ განსხვავდება იმ სხვა ორგანიზმებისგან, რომლებიც ასეთ გარემოში ადვილად იწამლებიან.

„თუკი ორგანიზმი აქ გადარჩენას აირჩევს, მან უნდა მოძებნოს გზა, რომლითაც თავს დაიცავს ამ ტოქსიკური ნივთიერებებისგან“, — ამბობს ახალი კვლევის თანაავტორი, ჰალე-ვიტენბერგის მარტინ ლუთერის უნივერსიტეტის მიკრობიოლოგი დიტრიხ ნაისი.

როგორც ირკვევა, ბაქტერიას აქვს საკმაოდ გამჭრიახი დამცავი მექანიზმი, რომელიც მოიცავს არა მხოლოდ ოქროს, არამედ სპილენძსაც.

ორივე ამ ელემენტში შემავალ ნაერთებს ადვილად შეუძლიათ შეღწევა C. metallidurans-ის უჯრედებში. მას შემდეგ, რაც შიგნით შევა, ისინი ურთიერთქმედებენ ისე, რომ სპილენძის იონები და ოქროს კომპლექსები გადაადგილდება ბაქტერიის სიღრმეში, სადაც მათ პოტენციურად შეუძლიათ ძლიერი ზიანის წარმოქმნა.

ამ პრობლემის აღმოსაფხვრელად, ბაქტერია ფერმენტებს იყენებს, რათა დამნაშავე ლითონები უჯრედებიდან გააძევოს. სპილენძის შემთხვევაში, იყენებს ფერმენტს, სახელად CupA. მაგრამ ოქროს არსებობა წარმოქმნის ახალ პრობლემას.

„როდესაც ასევე წარმოდგენილია ოქროს ნაერთები, ხდება ცილების ჩახშობა და ტოქსიკური სპილენძისა და ოქროს ნაერთები უჯრედს შიგნით რჩებიან“, — ამბობს ნაისი.

ასეთ შემთხვევაში, სხვა ბაქტერიას შეიძლება ბრძოლაზე უარი ეთქვა და გადარჩენისათვის სხვაგან, ნაკლებ მომწამვლელ გარემოში გადასულიყო, მაგრამ C. metallidurans-ი ასე არ იქცევა. ამ ორგანიზმს კიდევ ერთი სათადარიგო ფერმენტი აქვს, რომელსაც მეცნიერებმა CopA უწოდეს.

ამ მოლეკულის საშუალებით, ბაქტერიას შეუძლია სპილენძისა და ოქროს ნაერთები გარდაქმნას ისეთ ფორმებად, რომლებსაც უჯრედი მარტივად ვეღარ შთანთქავს.

„ამის შემდეგ გარანტირებულია, რომ უჯრედულ წიაღში სპილენძისა და ოქროს უფრო ნაკლები ნაერთები შევა“, — განმარტავს ნაისი.

„ბაქტერია უფრო ნაკლებად იწამლება და ფერმენტს, რომელიც სპილენძს გარეთ გამოქაჩავს, შეუძლია შეუზღუდავად განკარგოს ნაჭარბი სპილენძი“.

მაგრამ ამ პროცესის დროს მიკრობი მხოლოდ არასასურველ სპილენძს როდი გადმოყრის. ეს ყველაფერი ასევე სრულდება ციცქნა, თვითნაბადი ოქროს ნანონაწილაკების გამოყოფით ბაქტერიის ზედაპირზე.

ეს კვლევა მთლიანად ეფუძნება ამავე ჯგუფის მიერ ჩატარებულ წინა კვლევას. შედეგები მართლაც მომაჯადოებელია, რადგან ირკვევა, თუ როგორ მუშაობს ეს უცნაური მიკრობი. თუმცა, ეს ყველაფერი უპირველეს ყოვლისა მნიშვნელოვანია იმ მხრივ, რომ სრულიად შესაძლებელია ამ ბაქტერიის უცნაური ნიჭის გამოყენება მრავალი კარგი მიზნისთვის.

იმის გარკვევა, თუ როგორ გამოყოფს C. metallidurans-ი თვითნაბად ოქროს, ნიშნავს, რომ მეცნიერებმა უზარმაზარი ნაბიჯი გადადგეს და ძალიან მიუახლოვდნენ ოქროს ბიოქიმიური ციკლის საბოლოოდ ამოხსნას.

სამომავლოდ, ამ კვლევის შდეგების გამოყენებით, შესაძლებელი გახდება ძვირფასი ლითონების რაფინირება იმ მადნისგან, რომელიც მეტალის ძალიან მცირე ოდენობას შეიცავს.

კვლევა ჟურნალ Metallomics-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია pressemitteilungen.pr.uni-halle.de-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით