Aluminium ist das am häufigsten vorkommende Metall in der Erdkruste, aber es ist gewöhnlich in unlöslichen Oxiden und Silikaten gebunden (Macdonald und Martin, 1988). Die Versauerung der Umwelt kann den Gehalt an löslichem Aluminium (Al(III)) erhöhen, was insofern bedenklich ist, als Al(III) bekanntermaßen für viele Organismen giftig ist (Williams, 1999).Eine biologische Rolle von Aluminium ist nicht bekannt, aber Aluminium kann mit begrenzter Effizienz Wasserstoff als Elektronendonator für die Methanproduktion durch methanogene Archaeen ersetzen (Belay und Daniels, 1990). Die Forschung zu mikrobiellen Interaktionen mit Aluminium hat sich auf die Korrosion von Aluminiumlegierungen, die Auslaugung von Aluminium aus Materialien sowie die Akkumulation, Toxizität und Entgiftung von Aluminium konzentriert.
Organische und anorganische Säuren, die von Bakterien und Pilzen produziert werden, können Aluminium aus einer Vielzahl von Materialien mobilisieren. Die Korrosion von Aluminiumlegierungen durch das Wachstum von Mikroorganismen wurde in den 1960er Jahren in Flugzeugtreibstofftanks beobachtet (Bericht von Iverson, 1987) und ist nach wie vor ein aktuelles Forschungsgebiet (Yang et al., 1998).Forscher haben die mikrobiell vermittelte Auslaugung von Aluminium aus dem Mineral Spodumen (Karavaiko et al., 1980), aus Rotschlammabfällen, die nach der alkalischen Extraktion von Aluminiumoxid aus Bauxiterzen zurückbleiben (Vachon et al., 1994), aus Flugasche aus Verbrennungsanlagen (Brombacher et al., 1998) und aus Elektronikschrott (Brandl et al., 2000) dokumentiert.
Phosphat beeinflusst nachweislich die Mechanismen der Aluminiumtoleranz in Pseudomonas fluorescens, das mit aluminiumkomplexiertem Citrat als einziger Kohlenstoffquelle wächst. In einem phosphatreichen Medium lagerte P. fluorescens Aluminium in einer unlöslichen extrazellulären Rückstandsmenge ab, die zum Teil aus Phosphatidylethanolamin bestand (Appanna und St. Pierre, 1996). Wenn Phosphat limitierend war, wurde Aluminium in Komplexen mit löslichen extrazellulären Metaboliten gefunden (Appanna und St. Pierre, 1994). Die Eisenkonzentration kann bestimmen, welcher Aluminium-Entgiftungsmechanismus von P. fluorescens genutzt wird (Appanna und Hamel, 1996). Auch die zelluläre Phosphatkonzentration kann die Aluminiumtoxizität von Bradyrhizobium japonicum beeinflussen (Mukherjee und Asanuma, 1998).
Die Bindung und Anreicherung von Aluminium wurde bei einer Vielzahl von Mikroorganismen beschrieben. Bei isolierten Zellwänden von Staphylococcus aureus wurde festgestellt, dass sie Aluminiumionen binden (Bradley und Parker, 1968), und bei Anabaena cylindrica wurde Aluminium in Phosphatgranulaten in der Zellwand akkumuliert (Pettersson et al, 1985). Eine Akkumulation von Aluminium an der Zelloberfläche und in der Zelle wurde bei Eschericia coli beobachtet (Guida et al., 1991). Die Aufnahme von Aluminium über Hydroxamat-Siderophore kann in Abwesenheit von Eisen in Bacillus megaterium erfolgen (Hu und Boyer, 1996).
Für weitere Informationen:
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Appanna VD, St. Pierre M. Influence of phosphate on aluminum tolerance in Pseudomonas fluorescens. FEMS Microbiol Lett.1994 Dec;124(3):327-32.
Appanna VD, St. Pierre M. Aluminum elicits exocellular phosphatidylethanolamine production in Pseudomonasfluorescens. Appl Environ Microbiol. 1996 Aug;62(80):2778-82.
Brombacher C, Bachofen R, Brandl H. Development of a laboratory-scale leaching plant for metal extraction from fly ash byThiobacillus strains. Appl Environ Microbiol. 1998 Apr;64(4):1237-41.
Iverson WP. Microbial corrosion of metals. Adv Appl Microbiol.1987;32:1-36.
Mukherjee SK, Asanuma S. Possible role of cellular phosphate pool and subsequent accumulation of inorganic phosphate onthe aluminum tolerance in Bradyrhizobium japonicum. Soil Biol Biochem. 1998 Oct;30(12):1511-16.
Pettersson A, Kunst L, Bergman B, Roomans GM. Akkumulation von Aluminium durch Anabaena cylindrica in Polyphosphatgranula und Zellwänden: eine Studie zur Röntgenenergie-dispersiven Mikroanalyse. J Gen Microbiol. 1985;131:2545-48.
Rogers NJ, Carson KC, Glenn AR, Dilworth MJ, Hughes MN, Poole RK. Milderung der Aluminiumtoxizität für Rhizobium leguminosarum bv. viciae durch das Hydroxamatsiderophor Vicibactin. Biometals. 2001 Mar;14(1):59-66.