Alumiini on maankuoren runsain metalli, mutta se on yleensä sitoutunut liukenemattomiin oksideihin ja silikaatteihin (Macdonald ja Martin,1988). Ympäristön happamoituminen voi lisätä liukoisen alumiinin (Al(III)) pitoisuuksia, mikä on huolestuttavaa, koska Al(III):n tiedetään olevan myrkyllinen monille organismeille (Williams, 1999).Alumiinilla ei ole tunnistettu biologista tehtävää, mutta alumiini voi korvata vetyä rajallisella tehokkuudella elektroninluovuttajana metaanin tuotannossa metaania tuottavissa arkeologisissa bakteerikannaslajeissa (Belay and Daniels, 1990). Tutkimus mikrobien vuorovaikutuksesta alumiinin kanssa on keskittynyt alumiiniseosten korroosioon, alumiinin huuhtoutumiseen materiaaleista sekä alumiinin kertymiseen, myrkyllisyyteen ja myrkyttömyyteen.
Bakteerien ja sienten tuottamat orgaaniset ja epäorgaaniset hapot voivat mobilisoida alumiinia erilaisista materiaaleista. Mikro-organismien kasvun aiheuttama alumiiniseosten korroosio havaittiin lentokoneiden polttoainesäiliöissä 1960-luvulla (Iverson, 1987), ja se on edelleen ajankohtainen tutkimusalue (Yang et al, 1998).Tutkijat ovat dokumentoineet mikrobivälitteistä alumiinin huuhtoutumista spodumeenimineraalista (Karavaiko et al., 1980), punamultajätteestä, joka on jäänyt jäljelle alumiinioksidin emäksisestä uuttamisesta bauksiittimalmista (Vachon et al., 1994), jätteenpolttolaitosten lentotuhkasta (Brombacher et al., 1998) ja elektroniikkaromusta (Brandl et al., 2000).
Fosfaatin on osoitettu vaikuttavan alumiinin sietomekanismeihin Pseudomonas fluorescens -bakteerissa, jota kasvatetaan alumiinikompleksisella sitraatilla ainoana hiililähteenä. Fosfaattirikkaassa väliaineessa P. fluorescens talletti alumiinia liukenemattomaan solunulkoiseen jäämään, joka koostui osittain fosfatidyylietanoliamiinista (Appanna ja St. Pierre, 1996). Kun fosfaatti oli rajallinen, alumiinin havaittiin olevan liittyneenä liukoisiin solunulkoisiin aineenvaihduntatuotteisiin (Appanna ja St. Pierre, 1994). Rautakonsentraatio voi määrittää, mitä alumiininpoistomekanismia P. fluorescens käyttää (Appanna ja Hamel, 1996). Solun fosfaattipitoisuus voi myös muokata alumiinin myrkyllisyyttä Bradyrhizobiumjaponicumissa (Mukherjee ja Asanuma, 1998).
Alumiinin sitoutumista ja kertymistä on kuvattu useissa mikro-organismeissa. Staphylococcus aureuksen eristettyjen soluseinien havaittiin sitovan alumiiniioneja (Bradleyja Parker, 1968), ja Anabaena cylindrican havaittiin keräävän alumiinia soluseinän fosfaattirakeisiin (Pettersson et al, 1985). Eschericia coli -bakteerilla havaittiin alumiinin kertymistä solupinnalle ja solunsisäisesti (Guida et al., 1991). Alumiinin otto hydroksamaattisideroforien kautta voi tapahtua raudan puuttuessa Bacillus megateriumissa (Hu ja Boyer, 1996).
Lisätietoja:
Search Medline for aluminum metabolism AND bacteria
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. Mikrobien aiheuttama metallien korroosio. Adv Appl Microbiol.1987;32:1-36.
Mukherjee SK, Asanuma S. Possible role of cellular phosphate pool and subsequent accumulation of anorganic phosphate onthe aluminum tolerance in Bradyrhizobium japonicum. Soil Biol Biochem. 1998 Oct;30(12):1511-16.
Pettersson A, Kunst L, Bergman B, Roomans GM. Anabaena cylindrica -bakteerin alumiinin kertyminen polyfosfaattirakeisiin ja solun seinämiin: röntgen-energiadispersiivinen mikroanalyysitutkimus. J Gen Microbiol. 1985;131:2545-48.
Rogers NJ, Carson KC, Glenn AR, Dilworth MJ, Hughes MN, Poole RK. Alumiinin myrkyllisyyden lieventäminen Rhizobium leguminosarum bv. viciae -bakteerille hydroksamaattisiderofoorilla vicibactin. Biometals. 2001 Mar;14(1):59-66.