Eine neue Studie an der Universität Umeå gibt Aufschluss darüber, wie sich Quecksilber mithilfe kleiner schwefelhaltiger Substanzen, sogenannter Thiole, in seine giftigere Form, Methylquecksilber, umwandelt.
Die Ausbreitung von Quecksilber in der Umwelt ist aufgrund der schwerwiegenden Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Ökosysteme ein kritisches Problem. Die größte Quecksilberbelastung des Menschen entsteht durch den Verzehr von Fisch mit erhöhten Quecksilberkonzentrationen, insbesondere in Form von Methylquecksilber. Der größte Teil des Methylquecksilbers in der Umwelt wird von bestimmten Mikroorganismen durch Umwandlung von Quecksilber gebildet.
Mareike Gutensohn vom Fachbereich Chemie der Universität Umeå hat untersucht, wie kleine schwefelhaltige Substanzen, sogenannte Thiole, diese Umwandlung beeinflussen. Thiole kommen gelöst in sauerstofffreiem Wasser oder in der Zelloberfläche als Teil von Proteinen vor und spielen eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Methylquecksilber, da sie sich an Quecksilber binden und beeinflussen können, wie leicht es von Mikroorganismen umgewandelt oder absorbiert wird.
Die Überwachung der Umgebung ist wichtig
In ihrer Dissertation untersuchte sie systematisch den kombinierten Einfluss chemischer und biologischer Faktoren auf die Bildung von Methylquecksilber und den dahinter stehenden Mechanismus. Die Studie ergab, dass die Bildung gelöster Thiole, die an den Zellstoffwechsel gebunden sind, zu einer erhöhten Produktion von Methylquecksilber führt.
„Die Bildung sowohl von Thiolen als auch von Methylquecksilber hängt stark von der Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen ab. Interessanterweise haben die Zusammensetzung und Konzentration der gebildeten Thiole einen erheblichen Einfluss auf das Potenzial für die Bildung von Methylquecksilber. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, die Bildung von Thiolen in der Umwelt zu überwachen.“ sagt Mareike Gutensohn, Doktorandin am Fachbereich Chemie.
Die Forschung lieferte auch die erste systematische Charakterisierung der äußeren und inneren Zellmembranen des untersuchten Mikroorganismus im Hinblick auf Thiole innerhalb der Zelloberfläche. Dafür nutzte Mareike Gutensohn fortschrittliche spektroskopische Techniken, die sogenannte Röntgenabsorptionsspektroskopie, eine leistungsstarke Methode zur Untersuchung der Zell-Quecksilber-Wechselwirkung.
Komplexe Beziehung
Die Charakterisierung enthüllte Unterschiede in der Thiolkonzentration entlang der Zellmembran und gab Aufschluss über die komplexe Beziehung zwischen Thiolen und der Quecksilberumwandlung.
„Obwohl sich unser Verständnis der Rolle von Thiolen bei der Methylquecksilberbildung erheblich verbessert hat, gibt es noch viel zu erforschen, insbesondere die Rolle und die Auswirkungen der Unterschiede in der Thiolkonzentration innerhalb der Zelloberfläche“, sagt Mareike Gutensohn.
Diese Studie erweitert unser Verständnis des komplexen Zusammenspiels chemischer und biologischer Faktoren, die die Umwandlung von Quecksilber in Methylquecksilber beeinflussen. Dieser Durchbruch im wissenschaftlichen Verständnis hilft, die Bildung von Methylquecksilber vorherzusagen und zu kontrollieren und trägt so zu einem sichereren und gesünderen Ökosystem bei.
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Aufklärung der Bedeutung von Thiolverbindungen für die Speziation, Aufnahme und Umwandlung von Quecksilber durch den Eisenreduzierer Geobacter Sulfurreducens. umu.diva-portal.org/smash/reco … anguage=sv&pid=diva2%3A1754747&dswid=-6977