Delftia acidovarans - חיידקים שמשקעים זהב

חיידקים מסויימים יכולים להתקיים בנוכחות יוני זהב רעילים

זהב (Au) הוא מתכת יקרה, שממנה מכינים, כבר אלפי שנים, תכשיטים, מדליות, שיניים תותבות ועוד.  לזהב שימושים גם בתעשיות שונות כמוליך חשמל טוב שעמיד בפני שיתוך (קורוזיה). יציבותו הכימית מאפשרת להשתמש בו לקישוט ולצבע בממתקים, בחטיפי פירות אסייתיים ובמשקאות חריפים – הוא תורם את הצבע של הגולדווסר - משקה פולני שמקורו בסוף המאה ה-16, ולליקר האמריקאי  גולדשלגר.  

צורה אחרת של הזהב, מוכרת פחות, היא יוני הזהב - שבה אטומי הזהב מאבדים אלקטרונים כתוצאה מתהליכים כימיים (למשל – בעקבות הפעלת תמיסת מעורבת של חומצה כלורית וחומצת חנקתית). צורה זו, בניגוד לצורה האטומית, מסיסה במים. יוני זהב, חד ערכיים ותלת ערכיים (Au⁺ ו-Au³⁺), והמלחים שאותם הם מרכיבים, הם רעילים ליצורים חיים, גם בריכוזים נמוכים מאוד. יוני הזהב מגיבים עם שיירי הגופרית של החלבונים (בחומצות האמינו ציסטאין ומתיונין) שבתא ובכך מנטרלים את פעילותם. 

חיידקי  Salmonella typhimuriumפיתחו יכולת לחיות בנוכחות יוני זהב על ידי זיהוי חדירתם באמצעות מולקולת חיישן, המפעילה גנים המקודדים משאבה המדיחה את יוני הזהב מתאיהם.  חיידקי Delftia acidovarans מצאו דרך אחרת להתקיים בסביבה המכילה יוני זהב: הם מפרישים חומר, המכונה על שמם, delftibactin. חומר זה מרכז סביבו יוני זהב, "מנטרל" אותם וגורם להם לשקוע בגבישים קטנים, ובכך מסלק מהסביבה את היונים הרעילים ומאפשר לחיידקים להתקיים. החיידקים  והצברים שלהם, מוקפים במעין הילה של חלקיקי זהב, שנוצרו מחיזור (הוספת אלקטרונים) היונים על-ידי ה-delftibactin.

חלקיקי זהב

החיידקים עצמם הוגדרו לראשונה כבר ב-1926, אז כונו Pseudomonas acidovarans. ב-1967 הם שוייכו לסוג Comamonas, וב-1999 לסוג Delftia. הם נפוצים באדמה ובמקורות מים שונים, גם באוקיינוסים. במשך הזמן הם התגלו גם כגורמי מחלה מזדמנים (כמזהמי פצעים ובחולים בעלי מערכת חיסון פגועה).  כמו כן התגלה שהם שוכנים על גבישי זהב - ואז תהו המגלים להימצאותם שם.

הנוסחה הכימית של  delftibactin

קבוצת חוקרים משתי אוניברסיטאות באונטריו, קנדה, בראשותו נתן מגרווי (Magarvey), בודדה  את ה-delftibactin ואת הגנים האחראים לייצורו ולהפרשתו מתא החיידק החוצה. מוטנטים חסרי גנים אלה, איבדו את יכולתם להתקיים בנוכחות יוני זהב.

המטרה הבאה של החוקרים  היא לברר כיצד להשתמש ב-delftibactin, הן כדי להפיק יותר זהב מהנוזלים המתנקזים ממכרות הזהב, והן כדי להפחית את הרעילות של הנוזלים האלה ובכך לשפר במעט את מצב הסביבה.

מסתבר ש-Delftia acidovarans אינם לבד, וכי יש עוד חיידקים שמשקיעים וחיים על זהב. חיידקי Cupriavidus metallidurans, שנתגלו ב-2001 (נקראו בעבר בשמות  Ralstonia eutropha ו-Alcaligenes eutrophus) יוצרים קורים ביולוגיים, 40 מיקרומטר עוביים, על גבישי זהב, ואף צוברים חלקיקי זהב בתוכם. חיידקים אלה נחקרו באוסטרליה על ידי פרנק ריית (Reith) ועמיתיו, מאוניברסיטת אדלייד. לחיידקים אלה מערכת הרחקת יוני זהב הדומה לזו של חיידקי הסלמונלה, אך המנגנונים המולקולריים הקשורים בהשקעת הזהב לא פורסמו עדיין על ידי החוקרים.

Cupriavidus metallidurans

לקריאה נוספת

המאמר המקורי מה-3 בפברואר 2013

Chad W Johnston, Morgan A Wyatt, Xiang Li, Ashraf Ibrahim, Jeremiah Shuster, Gordon Southam & Nathan A Magarvey (2013), Gold biomineralization by a metallophore from a gold-associated microbe. Nature Chemical Biology 

סקירה של הנושא בחדשות Nature  
Ewen Callaway (2013), Gold-digging bacterium makes precious particles. 

סקירה על עמידות ליוני זהב
Susana K. Checa, Fernando C. Soncini (2010), Bacterial gold sensing and resistance. Biometals

רשומה זו עודכנה לכתבה ב"גליליאו" 176, עמ' 19, אפריל 2013