독성 금속을 먹고 금똥을 싸는 미생물 발견

미생물에게는 무한한 가능성이 있습니다.

작은 세균의 세포 만큼 멋지게 환경에 적응해 나가는 생명체는 지구상에 없다고 할 수 있습니다.

세균들이 세상에서 하고 있는 역할은 여러가지가 있겠지만, 그 중에는 언금술사도 존재한다고 하는데요.

독성이 있는 금속 화합물을 먹고 그것을 소화시켜 작은 금똥을 만들어낸다고 합니다.

유독 금속을 분해하여 금똥을 싸는 세균

그 세균의 이름은 "Cupriavidus metallidurans"라고 합니다.

다른 원소와 같이, 금은 생물지구화학순환 작용을 거치게 되는데요.

즉, 분해 전환되어 결국 지구 퇴적물속으로 재집결하게 됩니다.

이러한 각 단계에는 미생물들이 관여하고 있는데요.

세균들은 도대체 토양속에서 금이온과 독성 화합물의해 중독 증상이 나타나지 않는 것인지 의문점이 생기게 되었습니다.

장대처럼 생긴 Cupriavidus metallidurans가 금을 배설하는 것이 세상에 알려진 것은 2009년의 일이었습니다.

당시 이것의 구조는 불분명했었지만 유독한 금 화합물을 소화시켜 악영향이 없는 금속의 형태로 전환시킨다는 것이 밝혀지게 되었습니다.

▲ Cupriavidus metallidurans가 배설한 금

Cupriavidus metallidurans의 교묘한 방어 메커니즘

그로부터 몇년의 연구를 거쳐 독일의 할레 대학의 D. H. Nies 교수를 중심으로 한 연구팀은 마침내 그 놀라운 메커니즘을 밝혀냈다고 합니다.

Cupriavidus metallidurans는 수소와 독성 중금속을 포함한 토양에서 번식합니다.

이러한 환경에서 다른 생물들은 곧 중독을 일으켜버리기 때문에 치열한 경쟁을 피할 수 있다는 장점이 있습니다,

그것은 매우 성공적인 방어 메커니즘으로, 금 이외에 구리에 대해서도 내성을 가지고 있습니다.

이러한 원소를 가진 화합물은 쉽게 Cupriavidus metallidurans의 세포로 들어가게 됩니다.

이후 구리 이온과 금착체는 세균 내부로 옮겨지게 되어 파괴될 수 있는 우려가 생기게 됩니다.

이 문제를 해결하기 위해 Cupriavidus metallidurans는 효소를 도입하여 위험한 금속을 세포 밖으로 몰아내려고 하는데요,

구리의 경우 "CupA"라는 효소가 이러한 기능을하게 됩니다.

하지만 금이라면 또 다른 문제가 발생됩니다.,

효소의 작용이 억제되어 구리 화합물도, 금 화합물도 세포에서 배출되지 않기 때문입니다.

보통의 미생물이라면 이 시점에서 손을 들고 이러한 독성이 없는 환경에서 서식할 수 밖에 없을 텐데요.

그러나 Cupriavidus metallidurans의 경우 "CopA"라고 명명된 또 다른 효소를 가지고 있습니다.

그리고 이 효소의 힘으로 구리 화합물과 금 화합물을 세포로 흡수되기 어려운 형태로 변환시킨다고 합니다.

이렇게 세포 내부로의 유해한 금속의 침입이 억제됩니다.

그리고 여분의 구리는 효소에 의해 방해받는 일 없이 배툴되며 뿐만 아니라 그 과정에서 Cupriavidus metallidurans표면에 금 나노 입자까지 만들어지게 됩니다.

▲ Cupriavidus metallidurans가 배설한 금

이번에 발견된 세균의 메커니즘을 이용하면 뭔가 도움이 될 수 있을지도 모르겠습니다.

예를 들어, 소량의 금을 포함하고 있는 광성에서 더욱 많은 금을 채취할 수 있게 될지도 모릅니다.

더욱 많은 금을 채취할 수 있게되면 금값도 변화될 수 있을지도 모르겠네요.

이 연구는 "Metallomics"에 게재되었습니다.

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