Открыта способность бактерий-спасателей превращать токсичный уран в безвредный минерал

Ученые нашли неожиданного союзника в борьбе с радиоактивным загрязнением

Фото: Paul Glaser/ dpa-Zentralbild/Global Look Press

В глубинах заброшенной урановой шахты в Восточной Германии ученые сделали поразительное открытие. Как оказалось, местные бактерии не просто выживают в смертельно опасной среде, но и активно перерабатывают радиоактивный уран, превращая его в стабильное химическое соединение. Исследователи выяснили, что микроорганизмы, которых подкормили обычным глицерином, за 130 дней смогли снизить концентрацию растворенного урана в воде на 95 процентов, а большая часть оставшегося металла легко связывается с железом и кислородом, образуя минерал, не представляющий угрозы для окружающей среды.

Одна из крупнейших в мире урановых шахт, расположенная на территории Восточной Германии, оставила после себя токсичное наследие. В 1990 году шахта была закрыта, и с тех пор проводятся дорогостоящие и трудоемкие восстановительные работы. Однако после завершения основных мероприятий подземная шахта была затоплена водой, что потребовало постоянной и затратной очистки, поскольку необработанный уран обладает высокой радиоактивностью, и его воздействие при употреблении загрязненной воды может нанести серьезный ущерб здоровью людей и других живых существ.

Некоторые организмы на самом деле выживают в обогащенной ураном шахтной воде, и она стала домом для целой экосистемы микробов, которые, как недавно обнаружили ученые, действительно могут стабилизировать уран при определенных условиях.

Микробиолог Эвелин Кравчик-Барш из HZDR поясняет, что бактерии могут использовать растворенный в воде уран для своего метаболизма, когда у них есть доступ к глицерину в качестве источника пищи. Однако новое исследование впервые продемонстрировало, что бактерии, снабжаемые глицерином как источником углерода, способны превращать токсичный уран, растворенный в воде, в стабильное химическое соединение, и для этого команда начала свои эксперименты с образцами воды, взятыми на входе в очистные сооружения шахты Wismut GmbH Schlema-Alberoda. Микробиолог Антонио Ньюман-Портела отметил, что они хотели создать естественные условия для бактериального сообщества, уже существующего в шахтной воде, потому что на глубине примерно двух тысяч метров в шахте обычно мало кислорода или его вообще нет. Сообщается, что когда они инкубировали бактерии с глицерином, то обнаружили, что микроорганизмы переводят уран в пятивалентное состояние, которое облегчает «закрепление» в стабильных минералах.

«Уран обычно встречается с валентностью 4 или 6, и пятивалентный уран действительно существует, но встречается редко или только в переходном состоянии, и до сих пор его можно было наблюдать исключительно в нестабильной степени окисления», — объясняет Ньюман-Портела.  

Однако в присутствии бактерий пятивалентный уран соединяется с железом и кислородом, образуя соединение, о котором ученым уже известно, но которому еще предстоит дать название. Исследователи совершенно не знали, что этот элемент может образовываться в природе с участием бактерии. Через 130 дней в образцах осталось около пяти процентов растворенного в воде урана, по словам Ньюман-Портела.

В США, Индии, Канаде, Франции, Южной Африке и Австралии уровень загрязнения поверхностных и подземных вод ураном иногда превышает допустимую норму в 0,03 миллиграмма на литр, и теперь ученые задаются вопросом: могут ли бактерии стать частью решения этой проблемы? За последние три десятилетия биоремедиация изучалась как экономически эффективная альтернатива физико-химической обработке воды. Полевые исследования с использованием биологических методов продемонстрировали существенное снижение содержания урана при одновременном предотвращении образования вторичного ила. Учёные предполагают, что эти бактерии могли бы стать союзниками в стремлении устранить ядерное загрязнение не только в Германии, но и во всем мире.

Источник: www.mk.ru