マジ錬金術師。毒性のある金属を食べ、小さな金塊のフンを出す微生物

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 微生物には無限の可能性がある。漫画「もやしもん 」で我々はそれを学んだわけだが、小さな細菌の細胞ほど見事に環境に潜り込める生命体は地球上にはいない。

 細菌が地上で果たしている役割は様々あるが、中には錬金術師も存在する。

 毒性のある金属化合物を食べてもピンピンしているどころか、それを消化し、小さな金塊のフンを出すのだ。

有毒金属を分解し金を生み出す細菌

 その細菌の名を「カプリアビダス・メタリダランス(Cupriavidus metallidurans)」という。

 他の元素と同じように、金は生物地球化学循環を巡ることができる。すなわち分解・転換され、やがて地球の堆積物の中に再集結する。
 
 この各段階に微生物が関与している。このことが、そうした細菌は一体なぜ土壌の中で金イオンが生じる猛毒の化合物に触れても中毒症状をきたさないのかという疑問を浮かび上がらせていた。

 竿のような形をしたC・メタリダランスが金塊を排泄することが世に知られたのは2009年のことだ。

 当時の研究者によって、仕組みは不明だが有毒な金化合物を消化して、特に悪影響もないままに金属の形に転換してしまうことが明らかにされた。

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カプリアビダス・メタリダランスが排出した金

image credit:American Society for Microbiology

カプリアビダス・メタリダランスの巧妙な防衛メカニズム

 それから数年の研究を経て、オーストラリア、アデレード大学のフランク・リース(Frank Reith)らの研究チームはついにその驚異のメカニズムを突き止めた。

 C・メタリダランスは、水素と有毒な重金属を含む土壌の中で繁殖する。こうした環境では、ほかの生物はすぐに中毒を起こしてしまうため、激しい競合を避けられるというメリットがある。

 それは非常に巧妙な防衛メカニズムを備えており、金以外に銅に対しても耐性がある。これらの元素を有した化合物は、簡単にC・メタリダランスの細胞に入り込んでしまう。すると銅イオンと金錯体は細菌内部の奥深くへと運び込まれ、このために破壊がもたらされる恐れが生じる。
 
 この問題に対処するため、C・メタリダランスは酵素を導入して、危険な金属を細胞の外に追い出そうとする――銅であれば「CupA」という酵素である。

 だが金があるとまた別の問題が生じる。酵素の働きが抑制され、銅化合物も金化合物も細胞から排出されないのだ。

 普通の微生物ならこの時点でお手上げになるため、そうした毒物がない環境で生息するしかない。しかしC・メタリダランスの場合は、科学者が「CopA」と名付けたまた別の酵素を隠し持っている。そして、その力で銅化合物と金化合物を細胞に吸収されにくい形に変換してしまう。
 
 こうして細胞内部への有害な金属の侵入が抑えられる。そして余分な銅は酵素によって邪魔されることなく排出される。それだけでなく、その過程でC・メタリダランス表面には金塊のナノ粒子まで作られる。

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カプリアビダス・メタリダランスの排出した金

image credit: Technical University of Munich (TUM)

 今回の判明したメカニズムを利用すれば、この細菌の才能を何かの役に立てることもできるかもしれない。

 例えば少量の金しか含まない鉱石からそれを採取するといったことが可能になるかもしれない。たくさん金がとれちゃうと金の相場も変化してしまうのだろうか? 

 この研究は『Metallomics』に掲載された。

References:pressemitteilungen / bigthink / wattsupwiththatなど/ written by hiroching / edited by parumo
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