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金を生鉱物化で作る細菌

金を掘る細菌が高価な粒子をつくる



生化学的トリックが廃棄物からの金属の回収を手助けできるかもしれない

Ewen Callaway
03 February 2013


金塊には金の毒性を回避する生化学的トリックを使う細菌が住んでいる。
Bertrand Rieger/Hemis/Corbis


いつか金の探鉱者は調査のための道具としてペトリ皿を使う日が来るかもしれない。細菌の一種はこの貴金属の有毒溶液の中で成長できるようにするためにナノスケールの金塊を形成する、と今日Nature Chemical Biology誌にオンラインで発表された論文は報告する。

細菌がこの粒子を作るときに使う分子は、いつか鉱山廃棄物から金を収集するのに使われるかもしれない、とアデレイド大学(オーストラリア)の環境微生物学者、フランク・ライト(Frank Reith)は話す。彼は金を加工する細菌について研究しているが、今回の最新の研究には関わっていない。

およそ10年前にライトは細菌が金粒子で成長することを示す最初のある種の確実な証拠を見つけた。何千キロメートルも離れた複数の地点で、彼と彼のチームは金塊上のバイオフィルムの中で生活する細菌、クプリアヴィドゥス・メタリドゥランス(Cupriavidus metallidurans)を見つけた。この細菌は溶解した金を自細胞の内側の不活性なナノ粒子へと集積することによってそれを無毒化していた。ライトと彼の共同研究者たちは過去10年間を費やして、その仕組みを解き明かそうとしているが、まだ彼らの完全な結論は発表されていない。

一部のバイオフィルムには二番目の種の細菌、デルフティア・アキドヴァランス(Delftia acidovarans)が含まれていた。マクマスター大学(カナダ、ハミルトン)の生化学者、ネイサン・マガーヴィー(Nathan Magarvey)と彼のチームは金溶液の存在下でこの種を培養し、細菌コロニーが金粒子による暗い光輪に囲まれていることを発見した。研究者たちはD・アキドヴァランスがどうにかしてその細胞壁の外側に金粒子を作っていると結論づけた。C・メタリドゥランスが細胞の内側に金粒子を作るのとは対照的だ。

黄金の遺伝子
生化学およびゲノムの分析を使って、研究者たちは金を沈殿させる原因となる遺伝子のセットと化学代謝産物を発見した。この遺伝子群を欠くように操作された細菌はもはや暗い光輪を形成せず、金の存在下でその増殖は阻止された。チームは操作されていない細菌が産生する、金粒子を溶液から沈殿させる化学物質も単離した。この化学物質はデルフティバクチン(delftibactin)と名づけられた。

研究者たちは彼らが特定した遺伝子群がデルフティバクチンの産生とそれを細胞の外側に流すことに関与していることを示す。金を沈殿させることによって、D・アキドヴァランスは溶液中の細胞にこの金属が入らないように保っているのだろう。しかしマガーヴィーは、D・アキドヴァランスが細胞壁を突破してくる金の無毒化に他の機構も使っている可能性もあると話す。

マガーヴィーの研究は「我々の研究をとてもよく補完する」とライトは話す。D・アキドヴァランスがデルフティバクチンを使って可溶性の金を両種が対処できる水準まで減らすことによって、この2種の細菌は共生して生きているのかもしれない。

微生物に支援されたゴールドラッシュが起こるかもしれない、とライトは話す。デルフティバクチンは多くの化学反応に使われる金粒子触媒を作るのに使えるだろう。あるいは鉱山で生成した廃液から金を沈殿させるのに使えるだろう。「このアイディアは、細菌または代謝物質をこれらの廃棄物集積場に散布し、それらを何年かそのままにし、そして大きな粒子ができてないか見る、というものになるだろう」とライトは話す。

マガーヴィーはそれらの応用を本気にしている。彼はデルフティバクチンの知的所有権を獲得している。しかし彼はこの代謝物質の化学的特性の理解にもっとも興味を持っていると強調する。「我々はカナダのここで何キロもの金を毎日成長させている、と言える日が来たらいいな」

Nature News
Gold-digging bacterium makes precious particles
Ewen Callaway, 03 February 2013
Nature doi:10.1038/nature.2013.12352

原論文
Chad W Johnston, Morgan A Wyatt, Xiang Li, Ashraf Ibrahim, Jeremiah Shuster, Gordon Southam & Nathan A Magarvey
Gold biomineralization by a metallophore from a gold-associated microbe
Nature Chemical Biology (2013) Published online 03 February 2013
doi:10.1038/nchembio.1179
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