Fortes concentrations de métaux lourds, comme le cuivre et l'or, sont toxiques pour la plupart des êtres vivants. Ce n'est pas le cas de la bactérie C. metallidurans, qui a trouvé un moyen d'extraire des oligo-éléments précieux d'un composé de métaux lourds sans s'empoisonner. Un effet secondaire intéressant :la formation de minuscules pépites d'or. Une équipe de chercheurs de l'Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU), l'Université technique de Munich (TUM) et l'Université d'Adélaïde en Australie ont découvert les processus moléculaires qui se déroulent à l'intérieur de la bactérie. Le groupe a présenté ses découvertes dans la célèbre revue Métallomique , publié par la Royal Society of Chemistry.

La bactérie en forme de bâtonnet C. metallidurans vit principalement dans les sols enrichis en métaux lourds. Au fil du temps certains, les minéraux se décomposent dans le sol et libèrent des métaux lourds toxiques et de l'hydrogène dans l'environnement. "En dehors des métaux lourds toxiques, les conditions de vie dans ces sols ne sont pas mauvaises. Il y a suffisamment d'hydrogène pour économiser l'énergie et presque pas de concurrence. Si un organisme choisit de survivre ici, il doit trouver un moyen de se protéger de ces substances toxiques, " explique le professeur Dietrich H. Nies, un microbiologiste à MLU. Avec son homologue australien, Professeur Frank Reith de l'Université d'Adélaïde, il a pu prouver en 2009 que C. metallidurans est capable de déposer de l'or biologiquement. Pourquoi cela et les processus exacts qui se déroulent sont restés inconnus. Maintenant, les chercheurs ont enfin pu résoudre le mystère.

L'or pénètre dans les bactéries de la même manière que le cuivre. Le cuivre est un oligo-élément vital pour C. metallidurans mais il est toxique en grande quantité. Lorsque les particules de cuivre et d'or entrent en contact avec les bactéries, une gamme de processus chimiques se produisent :Cuivre, qui se présente généralement sous une forme difficilement assimilable, est converti en une forme qui est considérablement plus facile à importer pour la bactérie et qui est ainsi capable d'atteindre l'intérieur de la cellule. Il en va de même pour les composés d'or.

Lorsque trop de cuivre s'est accumulé à l'intérieur des bactéries, il est normalement pompé par l'enzyme CupA. "Toutefois, lorsque des composés d'or sont également présents, l'enzyme est supprimée et les composés toxiques de cuivre et d'or restent à l'intérieur de la cellule. Le cuivre et l'or combinés sont en fait plus toxiques que lorsqu'ils apparaissent seuls, " dit Dietrich H. Nies. Pour résoudre ce problème, les bactéries activent une autre enzyme—CopA. Cette enzyme transforme les composés de cuivre et d'or en leurs formes à l'origine difficiles à absorber. « Cela garantit que moins de composés de cuivre et d'or pénètrent à l'intérieur de la cellule. La bactérie est moins empoisonnée et l'enzyme qui pompe le cuivre peut éliminer l'excès de cuivre sans entrave. Autre conséquence :les composés d'or qui sont difficiles à absorber se transforment à l'extérieur. zone de la cellule en pépites d'or inoffensives de quelques nanomètres seulement, " dit Nies.

Dans la nature, C. metallidurans joue un rôle clé dans la formation de l'or dit secondaire, qui émerge suite à la rupture du primaire, créé géologiquement, minerais d'or anciens. Il transforme les particules d'or toxiques formées par le processus d'altération en particules d'or inoffensives, produisant ainsi des pépites d'or.

L'étude menée par l'équipe de recherche conjointe germano-australienne fournit des informations importantes sur la seconde moitié du cycle biogéochimique de l'or. Ici, l'or primaire est transformé par d'autres bactéries en mobile, composés d'or toxiques, qui se retransforme en or métallique secondaire dans la seconde moitié du cycle. Une fois le cycle complet compris, l'or peut également être produit à partir de minerais ne contenant qu'un faible pourcentage d'or sans nécessiter de liaisons mercure toxiques comme c'était le cas auparavant.