为何这种细菌会“天然炼金术”？科学家终于摸懂机制

【Technews科技新报】在炼金艺术中占有一席之地的耐金属贪铜菌，前几年被科学家发现具有将毒性金属化合物转化为黄金的能力，但这种特异功能的具体机制过去没有人可以完全理解。最近，来自德国和澳洲的科学团队称，它们已经了解细菌内部发生的分子过程，为何耐金属贪铜菌会消耗有毒金属化合物并排出无毒金块──那其实是细菌本身的防御机制。

随着矿物质在土壤中分解，一些有毒重金属会随着氢被释放到周遭环境，而耐金属贪铜菌（Cupriavidus metallidurans 或简称 C. metallidurans）是一种棒状细菌，便快乐生活在富含多种重金属的土壤中，这种环境对其他微生物而言是难以生存的。

研究作者、德国哈雷-维腾贝格马丁路德大学微生物学家 Dietrich H. Nies 表示，在没有竞争者抢夺营养的情况下，这些土壤生活条件还是不错的，只是一个生物体若选择在这居住，它必须找到一种方法来保护自己免受有毒物质侵害，于是耐金属贪铜菌形成防御机制，不仅在这种恶劣条件下活得朝气蓬勃，还能开始它的炼金人生，从含有重金属的化合物中提取有用元素，然后沉积毒性物质。

前些年，科学家发现耐金属贪铜菌在全天然过程中吐出黄金，但科学家那时还没摸清为何这种“炼金菌”轻轻松松就做到了人类汲汲营营追求的事情。

《ZME》报导，一切都从细菌转换铜的过程开始。铜是耐金属贪铜菌的重要微量元素之一，但铜常见的型态不容易被细菌吸收，于是细菌释放一系列的化学过程软化铜，将其转化为易于吞噬的形式；但过量铜又是另一种伤害，细菌为了确保膜内没有太多铜积聚，会利用一种称为“CupA”的酶将多余铜排出。

但问题来了，耐金属贪铜菌不需要的黄金化合物也会以相同管道进入细菌体内，当金与铜同时存在细菌体内时，金会抑制 CupA 酶释放，这下细菌表示很伤脑筋，它不仅无法排出多余的铜，金和铜结合时还会增加毒性，让它负荷不了。

为了取得平衡，细菌利用称为“CopA”的第二种酶，将这两种金属转换回原本难以吸收的形式，这样可以确保更少的铜、金化合物进入细胞内，而在这过程里，难以吸收的有毒黄金化合物于细胞外部转变成只有几纳米大小的无毒金块。这份研究发布在《Metallomics》期刊。

▲ 微量黄金在耐金属贪铜菌外部形成。（Source：哈雷-维腾贝格马丁路德大学）

目前最常见的提金手法为黄金氰化法，但氰化物具高毒性，此法一直极具争议，现在了解细菌转换黄金的机制，也许有助于改变我们提取黄金的方式。