Ученые обнаружили бактерии, превращающие токсичный уран в стабильное соединение

Ученые из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) совместно с коллегами из Wismut GmbH и Университета Гранады впервые показали, что бактерии способны превращать растворенный в воде уран в стабильное химическое соединение. Для этого микроорганизмам необходим глицерин в качестве источника пищи. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Уран, как правило, заперт в минералах в почве, однако горнодобывающая деятельность может сделать его водорастворимым, что приводит к распространению токсичного металла в окружающей среде. Ученые выяснили, что бактерии, обитающие в шахтных водах, могут метаболизировать уран, накапливая его в своих клеточных стенках.

В ходе эксперимента исследователи добавили глицерин в образцы воды из затопленной урановой шахты в Рудных горах и создали бескислородную среду, имитирующую естественные условия на глубине около 2000 метров. Через 130 дней в воде осталось лишь около пяти процентов исходного урана. Микроскопический анализ подтвердил, что металл накапливался в клеточных стенках бактерий.

Главной неожиданностью стало обнаружение в биомассе необычно высокой доли пятивалентного урана. Этот химический вид ранее считался крайне нестабильным и короткоживущим. Однако исследователи установили, что пятивалентный уран соединяется с железом и кислородом, образуя соединение FeU(V)O4.

«Это соединение не имеет названия, так как оно было впервые обнаружено лишь в 2020 году при анализе почв Хорватии, загрязненных урановыми боеприпасами. Оно оставалось стабильным более 25 лет даже под воздействием атмосферного кислорода. Но до сих пор мы не знали, как оно образуется в природе и что бактерии играют роль в его формировании», — пояснила доктор Эвелин Краучик-Бэрш, соавтор исследования.

Дополнительные эксперименты показали, что при воздействии кислорода количество FeU(V)O4 увеличивается, а не уменьшается. Это указывает на то, что бактериальная активность может способствовать превращению подвижного урана в форму, которая с трудом распространяется через воду. В перспективе это открытие может лечь в основу новых методов очистки окружающей среды от урановых загрязнений.