10.02.13

Umwelt

Entstehung von hochgiftigem Methylquecksilber geklärt

Es lauert in Meerestieren wie Fischen: Methanquecksilber ist 100 Mal giftiger als anorganisches Quecksilber. Es kann die Blut-Hirn-Schranke überwinden und das Nervensystem schädigen.

Mit nur einem Genpaar können Mikroorganismen das extrem giftige Methylquecksilber produzieren. US-Forscher um Liyuan Liang vom Oak Ridge National Laboratory (US-Staat Tennessee) beschreiben im Fachblatt "Science", wie vor allem Bakterien die organische Quecksilberverbindung herstellen. Methylquecksilber reichert sich etwa in Meerestieren wie Fischen an und kann den Organismus schwer schädigen.

Anorganisches Quecksilber (HG) gelangt etwa durch natürliche Prozesse wie Vulkanausbrüche oder Waldbrände in die Atmosphäre, vor allem aber durch menschliche Aktivitäten wie Bergbau oder die Verbrennung etwa von Kohle. In der Natur wandeln bestimmte Mikroorganismen vor allem im Wasser das Element durch Anlagerung von Methylgruppen in das äußerst giftige Methylquecksilber um, das sich in der Nahrungskette anreichert.

In dieser Form ist das Metall mehr als 100 Mal giftiger als anorganisches Quecksilber. Methylquecksilber kann die Blut-Hirn-Schranke überwinden und das Nervensystem schädigen. Gerade erst hat das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) Quecksilber und seine Verbindungen als globale Bedrohung für die menschliche Gesundheit und die Umwelt eingestuft.

Rätsel seit Jahrzehnten

Wie Methylquecksilber aber genau produziert wird, war seit Jahrzehnten ein Rätsel. "Bis jetzt wussten wir nicht, wie die Bakterien Quecksilber aus natürlichen und industriellen Prozessen zu Methylquecksilber umwandelten", sagte Liang.

Um dies zu klären, analysierten die Forscher die sequenzierten Genome von methylisierenden und nicht-methylisierenden Bakterien. Dabei stießen sie auf zwei Gene in enger Nachbarschaft, die vermutlich eine gemeinsame Aufgabe teilen. Beide Gene, von den Forschern hgcA und hgcB getauft, traten bei allen sequenzierten methylisierenden Bakterien auf, fehlten aber bei den anderen Mikroorganismen.

Ihre Funktion klärten die Forscher anschließend, indem sie bei zwei Bakterienarten, Desulfovibrio desulfuricans und Geobacter sulfurreducens, die Gene einzeln und auch gemeinsam abschalteten.

Methylquecksilber bei über 50 Mikroorganismen

Schon die Abschaltung eines Gens brachte die Produktion von Methylquecksilber zum Erliegen. Das Wachstum der Mikroben wurde dagegen nicht beeinträchtigt. Wurden die Mutanten wieder mit beiden Genen ausgestattet, so konnten sie erneut Methylquecksilber bilden.

Da das Genpaar bei über 50 anderen Mikroorganismen bekannt ist, glauben die Forscher, dass auch diese Arten Methylquecksilber herstellen können. "Mit diesem neuen Wissen können Forscher Proteine untersuchen, die für den Umwandlungsprozess verantwortlich sind, und lernen, was die Aktivität kontrolliert", so Liang.