Международная команда исследователей впервые продемонстрировала способность бактерий преобразовывать растворимый в воде уран в устойчивое химическое соединение. Для осуществления этого процесса микроорганизмам необходим лишь источник энергии – глицерин. Данное открытие может послужить фундаментом для разработки инновационных биологических технологий по очистке территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению.

Работа была выполнена сотрудниками Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), компании Wismut GmbH и Университета Гранады. В качестве исходного материала для опытов ученые использовали воду из затопленной урановой шахты в Рудных горах Германии – среды, максимально имитирующей условия загрязненных подземных вод.

В лабораторных условиях образцы были помещены в атмосферу без кислорода и добавлен глицерин, выполняющий роль источника питания для бактерий. В ходе метаболической активности микроорганизмы начали фиксировать растворенный уран и переводить его в менее активную форму.

По истечении 130 дней концентрация урана в воде уменьшилась приблизительно на 95% – в растворе сохранилось всего около 5% от изначального объема. Более детальный анализ выявил, что значительное количество урана было аккумулировано в клеточных мембранах бактерий.

С целью понимания протекающих изменений ученые применили передовые аналитические подходы, среди которых были электронная микроскопия, спектральный анализ и исследования, проведенные на европейском синхротроне ESRF во Франции.

MEDIASNIPER

Ключевым моментом стало выявление нестандартной структуры атомов урана. Как правило, этот химический элемент встречается в основном в составе соединений с числом валентных электронов равным четыре и шесть. Пятивалентный уран U(V) на протяжении длительного времени рассматривался как чрезвычайно редкое и недолговечное промежуточное состояние.

Тем не менее, именно такая модификация стала одним из ключевых результатов взаимодействия бактерий. Специалисты выяснили, что уран формирует прочную связь с железом и кислородом — FeU(V)O ₄.

До этого момента данное соединение фиксировали исключительно в грунтах, содержащих уран, расположенных в Хорватии. Эти территории подвергались воздействию боеприпасов с использованием урана, и причины формирования соединения оставались неясными. Недавнее исследование впервые указывает на то, что важную роль в этом преобразовании способны играть микроорганизмы.

Дополнительным удивительным фактом оказалось то, что данное соединение сохраняет свою стабильность даже при воздействии кислорода. К тому же, после удаления влаги из бактериальной биомассы и её контакта с атмосферным воздухом концентрация FeU(V)O ₄ продолжало увеличиваться.

Исследователи полагают, что данное открытие позволит глубже изучить закономерности естественного расщепления урана в экосистемах и может послужить основой для разработки биологических методов ремедиации загрязненных территорий и водных ресурсов.