Международная группа ученых впервые показала, что бактерии способны превращать растворенный в воде уран в стабильное химическое соединение. Для этого микроорганизмам требуется лишь источник питания — глицерин. Открытие может стать основой для новых биологических методов очистки территорий, загрязненных радиоактивными элементами.

Изображение: HZDR/J. Raff/E. Krawczyk-Barsch/edited with AI

Исследование провели специалисты Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), компании Wismut GmbH и Университета Гранады. В качестве основы для экспериментов ученые использовали воду из затопленной урановой шахты в Рудных горах Германии — среды, максимально приближенной к реальным условиям загрязненных подземных вод.

В лаборатории образцы поместили в бескислородную среду и добавили глицерин, который служил для бактерий источником энергии. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы начали связывать растворенный уран и переводить его в менее подвижную форму.

Через 130 дней концентрация урана в воде снизилась примерно на 95% — в растворе осталось лишь около 5% от первоначального количества. Детальный анализ показал, что значительная часть урана накопилась в клеточных стенках бактерий.

Для изучения происходящих процессов исследователи использовали комплекс современных методов анализа, включая электронную микроскопию, спектроскопию и исследования на европейском синхротроне ESRF во Франции.

Главным открытием стало обнаружение необычной формы урана. Обычно этот элемент существует преимущественно в соединениях с валентностью IV и VI. Пятивалентный уран U (V) долгое время считался крайне редким и нестабильным промежуточным состоянием.

Однако именно такая форма оказалась одним из основных продуктов бактериальной реакции. Ученые обнаружили, что уран образует устойчивое соединение с железом и кислородом — FeU (V)O4.

Ранее это соединение находили только в загрязненных ураном почвах Хорватии, где оно появилось в районах применения урановых боеприпасов. При этом механизм его образования оставался неизвестным. Новая работа впервые показала, что ключевую роль в этом процессе могут играть бактерии.

Еще одним неожиданным результатом стало то, что соединение оказалось устойчивым даже после контакта с кислородом. Более того, после высушивания бактериальной массы и ее взаимодействия с воздухом количество FeU (V)O4 продолжало увеличиваться.

По мнению ученых, открытие поможет лучше понять естественные процессы переработки урана в окружающей среде и может привести к созданию биотехнологий для очистки загрязненных вод и почв.

iXBT прочитано 995 раз