Bodenlebender Fusarium-Pilz reichert Goldpartikel in seinen Pilzfäden an Ein Schimmelpilz als Goldsammler - scinexx | Das Wissensmagazin
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Bodenlebender Fusarium-Pilz reichert Goldpartikel in seinen Pilzfäden an

Ein Schimmelpilz als Goldsammler

Goldpilz
Der Schimmelpilz Fusarium oxysporum kann Gold aus dem Boden anreichern und lagert es als Goldpartikel an seinen Pilzfäden an, wie diese elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt. © CSIRO

Überraschende Entdeckung: Ein im Boden vorkommender Schimmelpilz kann Gold in seinen Pilzfäden anreichern, wie Forscher in Australien entdeckt haben. Der Pilz löst Gold aus dem Boden und bildet winzige Goldpartikel, die er in sein Gewebe einlagert. Damit entpuppt sich dieser Schimmelpilz als bisher unerkannter Akteur im biogeochemischen Kreislauf des Goldes, wie Forscher im Fachmagazin „Nature Communications“ berichten.

Gold ist ein seit Jahrtausenden begehrtes Edelmetall, doch es gibt bis heute einige Rätsel auf. So ist bisher erst in Teilen geklärt, wie die großen Goldlagerstätten der Erde entstanden. Bei einigen dieser Vorkommen halfen offenbar Erdbeben, Arsen oder die Präsenz von Erdöl und Uranerz nach, bei anderen halfen Bakterien bei der Anreichung des Goldes aus mineralreichen Flüssigkeiten. Auch einige Baumarten können offenbar Gold aus dem Boden lösen und in ihre Blätter einlagern.

Spurensuche im „Goldenen Dreieck“

Jetzt haben Forscher einen weiteren „Goldsammler“-Organismus entdeckt – einen Schimmelpilz. „Schimmelpilze sind dafür bekannt, dass sie organisches Material abbauen und recyceln können und auch Metalle wie Aluminium, Eisen, Mangan oder Calcium aufnehmen“, erklärt Tsing Bohu vom Mineralforschungszentrum der australischen Forschungsorganisation CSIRO. „Aber Gold ist chemisch so inaktiv, dass die Interaktion des Pilzes mit ihm ungewöhnlich und überraschend ist.“

Doch im sogenannten „Goldenen Dreieck“ in Westaustralien geschieht genau das. Dieses Gebiet rund 100 Kilometer südöstlich von Perth ist für seine Goldvorkommen bekannt, teilweise reichen die goldhaltigen Schichten dort bis zu fünf Meter an die Erdoberfläche heran. Dadurch enthält auch der Boden erhöhte Mengen an gelöstem Gold und Goldverbindungen. Um herauszufinden, ob und wie Bodenorganismen diese nutzen, haben Bohu und sein Team Bodenproben und die darin enthaltenen Mikroorganismen näher untersucht.

Schimmelpilz mit Goldpartikeln

Das verblüffende Ergebnis: Nicht etwa exotische Bakterien, sondern ein ganz gewöhnlicher Schimmelpilz schien das Gold im Boden intensiv zu nutzen und anzureichern. Überall dort, wo Fusarium oxysporum im Boden präsent war, fanden sich auch erhöhte Goldgehalte. Mikroskopische Analysen enthüllten, dass die fädigen Hyphen dieses Schimmelpilzes über und über mit winzigen Goldpartikeln besetzt waren.

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Wie aber war dieses Gold in die Pilzfäden gelangt? Um das herauszufinden, ließen die Forscher den Schimmelpilz auf mit Gold angereicherten Nährmedien wachsen. „Nach zwei Wochen hatte sich ein Ring aus goldverarmtem Nährmedium um die Pilzkolonie gebildet“, berichten Bohu und sein Team. Gleichzeitig hatte sich die zentrale Pilzmasse stark mit Gold angereichert. „Die Goldmenge war im Zentrum rund 6,5 Mal höher als in der verarmten, oxidierten Zone“, so die Forscher.

Goldpilz 2
Schema der Gold-Umwandlung an den Pilzfäden: Superoxide lösen kolloides Gold und wandeln es oxidativ zu Goldionen um. Diese bilden dann Komplexe mit den intrazellulär produzierten Liganden und werden an die Fäden angelagert. © Bohu et al./ Nature Communications, CC-by-sa 4.0

Oxidiertes Gold

Nähere Analysen enthüllten, dass der Schimmelpilz metallisches Gold zu gelösten Goldionen oxidieren kann und das Gold dann in seine Gewebe einbaut. Dafür setzt der Pilz offenbar eine Kombination von einem starken Oxidationsmittel und passenden molekularen Bindungspartnern ein: „Der in den goldhaltigen Böden wachsende Pilz setzt offenbar goldspezifische Liganden ein, um das ionische Gold in seinem System zu stabilisieren“, mutmaßen die Wissenschaftler.

Interessant auch: Der Schimmelpilz scheint von der Goldanreicherung in seinem Gewebe zu profitieren. Pilzkolonien, die auf goldhaltigem Nährmedium wuchsen, entwickelten sich schneller und besser als Vergleichskolonien auf Substrat ohne Gold, wie Bohu und sein Team feststellten. „Das Gold ist demnach sehr wahrscheinlich kein bloß inaktives Element, sondern ein entscheidender abiotischer Faktor für die Pilz-Ökosysteme auf solchen goldhaltigen Böden“, konstatieren sie.

Akteur im irdischen Goldkreislauf

„Unsere Studie belegt damit, dass Pilze, eine Hauptkomponente des Bodenmikrobioms, die Goldoxidation an der Erdoberfläche vorantreiben können“, so Bohu und sein Team. Dies sei der erste Beweis dafür, dass auch Pilze eine wichtige Rolle für den biogeochemischen Kreislauf des Goldes spielen. Vielleicht könnte Fusarium oxysporum sogar dafür genutzt werden, verborgene Goldvorkommen anzuzeigen.

Ein anderer praktischer Nutzen könnte das Biorecycling sein: Die oxidativen Fähigkeiten des Fusarium-Pilzes könnten möglicherweise auch dafür eingesetzt werden, um Gold aus Elektroschrott und anderem Abfall zurückzugewinnen. Denn der Pilz erreicht auf natürliche Weise das, wofür bisher starke und giftige Lösungsmittel benötigt werden. (Nature Communications, 2019: doi: 10.1038/s41467-019-10006-5)

Quelle: CSIRO

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