Улучшение защиты микробов, питающихся ядерными отходами
Микроорганизм, созданный для очистки ядерных отходов и запатентованный исследователем из Университета штата Мичиган (MSU), был усовершенствован.
В более ранних работах микробиолог Джемма Регера выявила, что крошечные проводящие волосоподобные отростки (пили) бактерий Geobacter выполняют основную работу по ремедиации. Увеличив прочность этих нанопроводов пилей, она улучшила способность бактерий обезвреживать уран и другие токсичные отходы.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Applied and Environmental Microbiology, Регера добавила дополнительный слой защиты своим улучшенным микробам.
Микробы также используют пили, чтобы прилипать друг к другу и формировать плёнку (биоплёнку) практически на любой поверхности. Биоплёнка Geobacter, заключённая в сеть нанопроводов и слизи, даёт бактериям щит и повышает их способность нейтрализовать ещё больше урана. Это улучшение также позволяет бактериям выживать дольше даже при воздействии более высоких концентраций радиоактивного материала.
Процесс иммобилизации урана Geobacter можно описать как природную версию гальванизации. Усиленные микробы захватывают уран и превращают его в минерал, предотвращая попадание токсичного материала в грунтовые воды.
Команда Регеры ранее связала проводящие пили со способностью микроба минерализовать растворимый уран. Поскольку биоплёнка концентрирует множество нанопроводов вокруг клеток Geobacter, может быть связано и минерализовано больше урана. Пили погружены в матрицу слизи, которая окружает клетки биоплёнки и усиливает защиту пилей Geobacter, поэтому биоплёнка теперь может выполнять двойную функцию, помогая минерализовать уран.
Этот щит не даёт урану проникнуть глубоко в биоплёнку Geobacter. Сохраняя этот процесс на поверхности плёнки, бактерии не подвергаются воздействию урана и, как сообщество, способны очистить больше токсичных отходов.
«Результаты превзошли наши самые оптимистичные прогнозы, — сказала Регера. — Даже тонкие биоплёнки иммобилизовали уран, как губки. Они восстанавливали его до минерала, при этом сами не страдали в течение длительного времени».
Даже при воздействии чрезвычайно высоких и токсичных концентраций урана, уровней, которые уничтожили бы отдельные клетки Geobacter, биоплёнки не просто выживали, а процветали.
Будущие исследования Регеры будут сосредоточены на расшифровке того, как матрица биоплёнки, окружающая клетки, так эффективно защищает их, и как можно дальше улучшить её свойства.