Loại vi khuẩn cứng đầu có khả năng biến chất độc kim loại thành quặng vàng

Nếu có gà đẻ trứng vàng trong đời thật, thì đó hẳn là vi khuẩn C. metallidurans. Loại vi khuẩn nhỏ bé cứng cỏi này tiêu thụ các chất độc kim loại và nhả ra các quặng vàng tí hon, nhưng người ta vẫn không hiểu được cơ chế thực sự của nó. Các nhà khoa học Đức và Australia đã nghiên cứu để hiểu rõ quá trình này.

Vi khuẩn C. metallidurans thường sống trong đất có nhiều kim loại nặng, là môi trường độc hại đối với hầu hết các vi sinh vật khác. Nhưng vi khuẩn này đã có một cơ chế phòng vệ để sống sót và phát triển trong môi trường đó. Không những vậy, khả năng biến các hợp chất độc thành vàng của nó cũng đủ để người người ta phong nó danh hiệu “nhà giả kim.”

Theo ông Dietrich H. Nies, một người trong nhóm nghiên cứu, “Ngoại trừ việc bị ngộ độc bởi kim loại nặng, môi trường sống trong những loại đất đó cũng không tệ. Có đủ hydro để chuyển hóa năng lượng và gần như nó không phải cạnh tranh với loài nào khác. Nếu một sinh vật muốn sống ở đó, nó phải tìm cách để bảo vệ mình khỏi những chất độc hại.”

>> Ấn Độ: Công nghệ giá rẻ biến khí thải CO2 từ nhà máy nhiệt điện thành bột nở

Các nhà khoa học đến từ trường đại học Martin Luther, Halle-Wittenberg (MLU), đại học công nghệ Munich, và đại học Adelaide đã xác định được cơ chế của nó. Vi khuẩn C. metallidurans cần kim loại đồng để sống, nó tách đồng từ môi trường xung quanh rồi chuyển hóa thành một dạng dễ “hấp thụ” hơn.  

Tuy vậy có vài vấn đề. Hàm lượng đồng cao quá sẽ dấn đến ngộ độc, chưa kể tác động của các kim loại nặng khác trong đất. Các hợp chất của vàng cũng được hấp thụ vào trong cơ thể vi khuẩn theo quá trình như vậy. Dạng tự nhiên của vàng đã là khá độc, nhưng nó còn độc hơn nếu trộn lẫn với đồng.

Để xử lý vấn đề thứ nhất, C. metallidurans có một enzyme gọi là CupA, giúp bơm lượng đồng dư thừa ra ngoài. Khi cả vàng và đồng được hấp thụ, nó sẽ ngừng sử dụng enzyme này và kích hoạt một loại khác gọi là CopA. Loại enzyme thứ 2 này chuyển hóa đồng và vàng trở lại dạng khó tiêu hóa ban đầu. Như vậy đã giải quyết được vấn đề thứ hai một cách hiệu quả.

Ông Nies nói: “Cách này đảm bảo rằng có ít vàng và đồng bị lọt vào bên trong tế bào hơn, vi khuẩn sẽ bị độc ít hơn và emzyme CupA có thể loại bỏ lượng đồng thừa. Một hệ quả khác là: các hợp chất vàng vốn khó tiêu hóa nay bị chuyển hóa ở phần ngoài rìa của tế bào và trở thành những quặng vàng vô hại với kích cỡ khoảng vài nanomet.”

Theo quá trình này, có thể vi khuẩn C. metallidurans là nguồn gốc của vàng thứ cấp (secondary gold) trên Trái Đất. Theo các nhà khoa học, vàng nguyên thủy (primary gold) là loại vàng cổ xưa được tạo thành từ các quá trình địa chất, trong khi đó vàng thứ cấp thì trẻ hơn nhiều, và ở gần bề mặt hơn, thường ở dạng quặng. Sự hình thành của nó thể được giải thích như sau: trong quá trình nước ngầm hòa tan vàng nguyên thủy và vận chuyển nó lên trên, một số vi khuẩn có thể đã “nuốt” những mẩu vàng nguyên thủy tí hon này rồi đi lên bề mặt. Ở đây, C.metallidurans có thể chuyển hóa nó thành vàng thứ cấp. Ai may mắn đi qua nhìn thấy thì có thể nhặt lên được.

Các nhà nghiên cứu cho rằng nếu hiểu biết sâu hơn quá trình này, chúng ta sẽ có thể tách vàng ra khỏi quặng tốt hơn mà không cần đến các chất độc hại như thủy ngân.

Nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí Vi sinh vật học môi trường và ứng dụng.

Theo NewAtlas,
Thành Đô