Бактерии чистят среду электрическими щетками
Ученые Мичиганского университета открыли необычное свойство бактерий, которое помогает им чистить окружающую среду от загрязнения радионуклидами или тяжелыми металлами. Суть в том, что в процессе очистки бактерии вырабатывают электричество.
Урановое загрязнение почвы и грунтовых вод неизбежно возникает при производстве ядерного топлива. Способность бактерий Geobacter накапливать радиоактивный уран известна давно, и поэтому во всем мире их используют для дезактивации территорий и помещений. Бактерии иммобилизируют уран – концентрируют его в себе и не дают распространяться в окружающей среде.
Микробиолог Джемма Регуэра (Gemma Reguera) и ее коллеги проследили за тем, как именно Geobacter накапливает уран. Ученые выяснили, что в этом бактериям помогают микроскопические нити на поверхности – нанопровода, по которым проходит электрический ток.
«Мы нашли, что нанопровода катализаторируют накопление урана в бактериях, – говорит Регуэра. – Это природный аналог гальванопластики – на нанопроводах осаждается уран, как на гальванической пластине. Это препятствует его попаданию в грунтовые воды». Вслед за осаждением на поверхности нанопроводов происходит окислительно-восстановительная реакция. Уран химически восстанавливается и связывается с молекулами-лигандами. Исследовательница объясняет, что нанопровода защищают и саму бактерию, помогая ей выжить в токсичной среде.
Эффективность бактериальной очистки специалисты проверили на «урановых хвостах» обогатительной фабрики в Колорадо. Они добавили в зараженные грунтовые воды уксусную кислоту, которую любит Geobacter. Бактерия подалась в бурный рост, а количество урана в почве значительно снизилось.
Поскольку нанопровода так важны для полезной деятельности бактерий, микробиологи решили усилить это оружие. Они вывели генетически модифицированный Geobacter с увеличенным числом нанопроводов. Эти бактерии избавляли окружающую среду от урана еще более эффективно, чем обычные – их эффективность росла пропорционально числу нанопроводов.
Ученые продолжают исследования производящих электричество бактерий, которые будут способны защитить окружающую среду от последствий техногенных катастроф. Полученные результаты они опубликовали в журнале PNAS.