Команда ученых Университета Ратджерса и сотрудников обнаружила бактерии в почве на старом заводе руды урана в Рифле, Колорадо, почти в 200 милях к западу от Денвера. Место – один из девяти таких заводов в Колорадо, используемом во время расцвета производства ядерного оружия.Исследование – часть американской программы Министерства энергетики, чтобы видеть, могут ли микроорганизмы запереть уран, который выщелочил в почву несколько лет назад и теперь делает колодезную воду в области небезопасной пить.Открытие команды, изданное в выпуске 13 апреля 2015 PLOS ОДИН, является первым известным случаем, где ученые нашли бактерию от общего класса известной как betaproteobacteria, которые вдыхают уран.
Эта бактерия может вдохнуть или кислород или уран, чтобы стимулировать химические реакции, которые обеспечивают живительную энергию.«После того, как недавно обнаруженные бактерии взаимодействуют с соединениями урана в воде, уран становится неподвижным», сказал Ли Керхоф, преподаватель морских и прибрежных наук в Школе Наук об окружающей среде и Биологических наук. «Это больше не расторгается в грунтовой воде и поэтому не может загрязнить поднятую на поверхность питьевую воду».Kerkhof возглавляет команду Rutgers, которая работает с американскими исследователями Министерства энергетики.
Дыхание урана довольно редко в микробном мире. Большинство примеров бактерий, которые могут дышать уран, не может вдохнуть кислород, но часто вдыхать комплексы на основе металлов – как правило, формы твердого железа. Ученые ранее засвидетельствовали уменьшающиеся концентрации урана в грунтовой воде, когда вдыхающие железо бактерии были активны, но они должны все же показать, что те вдыхающие железо бактерии непосредственно дышали уран.В то время как химическая реакция, которую бактерии выполняют на уране, является общим процессом, известным как «сокращение» или акт принятия электронов, Керкхоф сказал, что это – все еще тайна, как уменьшенный уран, произведенный этим микроорганизмом в конечном счете, ведет себя в окружающей среде недр.
«Кажется, что они формируют наночастицы урана», сказал он, но минералогия все еще не известна и будет предметом продолжающегося исследования.Команда Rutgers смогла изолировать вдыхающую уран бактерию в лаборатории, признав, что уран в образцах с места Винтовки мог быть токсичным к микроорганизмам, а также людям. Исследователи искали признаки бактериальной деятельности, когда они постепенно добавляли небольшие количества растворенного урана при правильной концентрации назад к образцам, где уран стал остановленным.
Как только они нашли оптимальные концентрации урана, они смогли изолировать новое напряжение.Точно, как напряжение развилось, Керкхоф сказал, «мы не уверены». Но, он объяснил, у бактерий есть способность передать гены друг другу.
Таким образом точно так же, как бактерии берут сопротивление вещам как антибиотики и токсичность хэви-метала, эта бактерия «взяла генетический элемент, который это теперь позволяет ему детоксифицировать уран, на самом деле выращивать на уране». Его исследовательская группа закончила упорядочивание ее генома, чтобы поддержать будущее исследование генетических элементов, которые позволяют бактерии расти на уране.То, относительно чего Kerkhof оптимистичен, является потенциалом для этих бактерий, чтобы смягчить определенную проблему загрязнения грунтовой воды в Винтовке. Ученые сначала ожидали, что грунтовая вода будет вспыхивать в реку Колорадо и нести растворенный уран с ним, где это растворить к более безопасным уровням.
Но этого не произошло. Другие потенциальные методы исправления, такие как вскапывание загрязненной почвы или рассмотрение его с резкими химикатами, как думают, слишком дорогие или опасные.«Биология – способ решить эту проблему загрязнения, особенно в таких ситуациях, где радионуклиды высоко растворены, но все еще представляют на уровнях, которые считают опасными», сказал Керкхоф.
Если подход успешен, можно было бы считать для других мест, где уран был обработан для топлива электростанции или ядерных арсеналов. В то время как проблема не широко распространена, он сказал, что есть потенциально много воды, которая будет касаться.
И проблема могла распространиться вне традиционных мест, таких как места переработки руды.«Есть обедненный уран в большом количестве бронебойных боеприпасов», сказал он, «так помещает как Ближний Восток, которые испытывают войну, мог быть выставлен высокому уровню урана в грунтовой воде».