O echipă de microbiologi a descoperit bacterii care consumă uraniu în adâncurile unei foste mine sovietice din Germania, o reușită științifică ce ar putea oferi o soluție naturală pentru curățarea deșeurilor radioactive.
În perioada tumultuoasă a Războiului Rece, URSS a extras cantități uriașe de uraniu dintr-o mină din Germania de Est, o bună parte din el fiind destinat fabricării de focoase nucleare. Numai că, fără știrea marilor șefi de la Moscova, în zonele izolate ale minei se ascundeau în liniște niște microorganisme ciudate și, după cum se dovedește, potențial utile.
Aceste microorganisme au fost descoperite în apa netratată care curgea din mina Wismut GmbH Schlema-Alberoda din Saxonia, Germania. Între anii 1946 și 1990, anul în care Germania s-a reunificat, din acest sit — unul dintre cele mai mari zăcăminte de minereu de uraniu din lume — au fost extrase aproximativ 80.000 de tone de uraniu.
Ce microorganisme trăiesc în mediul radioactiv din mină
Microbiologi de la Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) au prelevat recent probe de apă dintr-un canal de scurgere al minei și au constatat că acestea erau pline de bacterii anaerobe.
Printre ele se aflau unele capabile să descompună metalele, precum Geobacter și Shewanella, altele care se hrănesc cu sulf, precum Desulfovibrio, dar și o serie de microorganisme auxiliare care fermentează și descompun compușii azotați, printre care Clostridium și Pseudomonas.
Așa cum sugeraseră deja experimentele anterioare, echipa a constatat că această grupare de bacterii era capabilă să utilizeze uraniul extrem de radioactiv — cu condiția să dispună de glicerol, un element de bază al grăsimilor vegetale și animale, ca sursă de hrană.
„Există bacterii care pot utiliza metabolic metalul greu, uraniul, care este toxic pentru oameni. Cercetările grupului nostru arătaseră deja că bacteriile pot folosi uraniul dizolvat în apă pentru metabolismul lor atunci când au acces la glicerol ca sursă de hrană”, a declarat Evelyn Krawczyk-Bärsch, membră a grupului de cercetare în microbiologie terestră al HZDR și coautoare a studiului, într-o declarație.
Cercetătorii au decis să aprofundeze modul în care se întâmplă acest lucru și să afle dacă bacteriile ar putea fi folosite ca un instrument util pentru eliminarea contaminării radioactive. Această abordare ecologică, cunoscută sub numele de bioremediere, ar putea înlocui metodele industriale costisitoare de stocare a reziduurilor nucleare.
Așa că au realizat un experiment în laborator, în care bacteriile au fost plasate în condiții foarte similare cu mediul lor natural, sărac în oxigen, din adâncurile minei de uraniu. După o perioadă de 130 de zile, doar 5% din uraniul dizolvat în apă mai rămăsese în probe.
Cum transformă bacteriile uraniul într-un compus stabil
Folosind tehnici microscopice și spectroscopice avansate, cercetătorii au descoperit că bacteriile încorporaseră uraniul chiar în pereții lor celulari.
Mai întâi au examinat îndeaproape membranele bacteriene, pentru a afla exact ce formă chimică luase uraniul. În chimie, atomii sunt adesea descriși prin valența lor — un fel de prescurtare pentru numărul de alți atomi cu care se pot lega într-un compus. De obicei, uraniul prezintă o valență de 4 sau 6.
Există și o variantă mai rară, cu valență 5, dar aceasta e de regulă de scurtă durată și instabilă, apărând doar fugitiv înainte de a se transforma în altceva. Și totuși, în mod ciudat, exact această formă neobișnuită și rară — pentavalentă — o luase uraniul încorporat în pereții celulari ai bacteriilor.
„Rezultatele studiului nostru au fost extrem de surprinzătoare, deoarece în biomasa pe care am analizat-o, o proporție neobișnuit de mare din uraniu s-a dovedit a fi această formă rară, pentavalentă”, a explicat Antonio M. Newman-Portela, de la Universitatea din Granada, Spania.
Și mai ciudat, uraniul pentavalent se combină cu fierul și oxigenul pentru a forma un compus stabil, care nu are încă un nume: FeU(V)O4. Prin transformarea uraniului dizolvat din apă în acest compus solid, bacteriile acționează ca un filtru viu, împiedicând materialul radioactiv să se mai răspândească în mediul înconjurător sau în pânza freatică.
„Acest compus al uraniului nu are încă un nume, deoarece este relativ nou. A fost demonstrat pentru prima dată într-un studiu din 2020, în care au fost analizate probe de sol prelevate din zone din Croația contaminate cu muniție cu uraniu. S-a constatat că, chiar și sub influența oxigenului atmosferic, acest compus de uraniu a rămas stabil timp de peste 25 de ani. Însă, până acum, nu știam cum se formează acest compus în natură și nici că bacteriile joacă un rol în formarea sa”, a remarcat Krawczyk-Bärsch.
Pot fi folosite aceste bacterii pentru decontaminarea de la Cernobîl?
Toate acestea ridică o posibilitate tentantă: aceea de a folosi aceste bacterii pentru a curăța uraniul și alte deșeuri radioactive. Ar putea ele, de exemplu, să fie introduse în apele contaminate de la Cernobîl pentru a transforma uraniul liber într-o formă stabilă și inofensivă?
Rămâne de văzut dacă vorbim despre o posibilitate reală sau doar despre o dorință, dar, în orice caz, ideea e destul de intrigantă. Deși utilizarea la scară largă a acestor microorganisme necesită cercetări suplimentare, descoperirea din fosta mină sovietică demonstrează capacitatea de adaptare a naturii și deschide calea către metode inovatoare de decontaminare radioactivă.
Noul studiu este publicat în revista Nature Communications.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Oamenii care par buni vânători-culegători sunt preferați ca prieteni, arată un studiu
O grăsime alimentară obișnuită poate favoriza diabetul de tip 2, în timp ce alta ajută la combaterea lui
De ce aceeași leziune a ADN-ului provoacă cancer doar la unele persoane — genele moștenite ar putea explica diferența
Un nou aliaj, de până la 10 ori mai rezistent decât oțelul, se îndoaie în loc să crape. Care este utilitatea sa
