Als die Gebrüder Grimm ihr Märchen „Tischlein, deck dich!“ schrieben, ahnten sie wohl nicht, dass es eines Tages wirklich einen „Goldesel“ geben würde, wenn auch einen sehr kleinen: Das Bakterium Cupriavidus metallidurans erzeugt Nuggets aus reinem Gold und verwertet dazu als Nahrungsquelle Schwermetallgemische. Wie das funktioniert, ohne dass sich die Bakterien vergiften, beschreibt ein deutsch-australisches Forscherteam jetzt im Fachjournal „Metallomics“.

Leben auf giftigen Böden

Böden mit Schwermetallen bieten eigentlich gute Bedingungen für Bakterien. Neben den als Spurenelemente benötigten Metallen findet sich dort reichlich Wasserstoff, der als Energiespeicher fungiert. Außerdem gibt es kaum Konkurrenz für die Mikroorganismen – denn der Haken ist, dass Schwermetalle in höherer Konzentration für die meisten Lebewesen tödlich sind. Nur wenige Arten können daher die günstigen Bedingungen solcher Böden tatsächlich nutzen. „Will ein Organismus hier überleben, muss er eine Möglichkeit finden, sich gegen diese Gifte zu schützen", erläutert Dietrich Nies, Professor für Mikrobiologie an der Universität Halle-Wittenberg.

Das stäbchenförmige Bakterium C. metallidurans lässt sowohl Kupfer als auch Gold mit anderen Elementen zu chemische Verbindungen reagieren, die für sie besser aufzunehmen und zu verstoffwechseln sind. Üblicherweise ist das jedoch eine tödliche Kombination: Die Goldverbindungen im Inneren der Organismen blockieren das Enzym CupA, das überschüssiges – und damit giftiges – Kupfer wieder aus den Bakterien heraustransportiert.

Enzym CopA schützt vor Vergiftung

C. metallidurans löst dieses Problem mit einem weiteren Enzym, CopA. Es verwandelt die Gold- und Kupferverbindungen in der Umgebung der Zelle zurück in deren schwer aufzunehmende Formen. „Dadurch gelangen weniger Kupfer- und Goldverbindungen in das Innere der Zelle, das Bakterium wird weniger vergiftet und das Kupfer-Abpump-Enzym kann ungehindert überschüssiges Kupfer entsorgen“, fasst Nies zusammen. Märchenhafter Nebeneffekt: Die schwerer aufnehmbaren Goldverbindungen verwandeln sich im Außenbereich der Zelle in wenige Nanometer kleine harmlose Goldnuggets.

Goldgewinnung ohne Quecksilber denkbar

Die Publikation liefert wichtige Erkenntnisse über die zweite Hälfte des biogeochemischen Goldzyklus‘. Darin wird Gold-Metall durch andere Bakterien in giftige Gold-Verbindungen umgewandelt, die in der zweiten Hälfte des Zyklus‘ in metallisches Gold rückgewandelt werden. Wird der gesamte Zyklus verstanden, könnte Gold aus Erzen mit geringem Goldanteil gewonnen werden, ohne dass dazu wie bisher giftige Quecksilberverbindungen erforderlich sind.

bl