На протяжении десятилетий ученые подозревали, что бактерии, известные как Geobacter, могут очищать радиоактивные урановые отходы, но не было ясно, как именно микробы это делают.
10 лет назад, в 2011 году, команда Регеры раскрыла, можно сказать, три четверти этой загадки. В 2011 году ученые обнаружили, что на одной стороне своих клеток Geobacter вырабатывает белковые нити, которые действуют как маленькие проволочки, буквально «запирая» уран . В результате этого во-первых, запускаются химические реакции, которые дают бактериям энергию. Во-вторых, этот химический состав удерживает уран в минеральной форме, предотвращая распространение радиоактивного материала в окружающей среде.
Но на эти протеиновые нити приходилось около 75% урана, очищаемого Geobacter.
«Мы всегда знали, что нам чего-то не хватает, — говорит Регера. — Чего мы не знали, так это того, что происходило в поверхности ячейки, особенно на той стороне ячейки, которая не имела проводов для иммобилизации урана».
Теперь у исследователей есть ответ. Молекулы, называемые липополисахаридами, покрывают поверхность клетки и впитывают уран, как губка.
Благодаря открытию можно создавать новые способы не только устранения опасного загрязнения, но также переработки и восстановления все более дефицитных металлов из отходов электроники. Следующим шагом, по словам Регеры, станет изучение возможности стимулирования Geobacter и их губок к вытягиванию других токсичных металлов из потоков отходов.
«Нам надо понять, можем ли мы создать систему для селективного удаления металлов», — отмечает Регера.
Эта система будет работать как ферментер, в котором дышащие микроскопические дрожжевые клетки производят спирт, только здесь дыхание бактерий Geobacter улавливает токсичные и важные металлы с помощью белковых нанопроволок и недавно открытых молекулярных губок.
По мере того, как Geobacter впитывает уран, губки начинают упаковывать его в пузырьки, которые представляют собой шары, покрытые липополисахаридами.
«Это механизм ремоделирования клеточной поверхности и обеспечения максимальной защиты. Клетки производят везикулы при нормальных условиях роста, но увеличивают производство, чтобы избавиться от захваченного урана. Сейчас мы исследуем, как увеличить производство везикул, — сказал Регера. — По сути, мы могли бы создать фабрику для этих пузырьков, чтобы вытаскивать металлы из воды».
Geobacter впитал уран липополисахаридной губкой и упаковал его в пузырьки.
Результаты работы опубликованы в журнале Прикладная и экологическая микробиология».
Бактерии Geobacter — стержневидные формы на этом изображении микроскопа — упаковывают уран в пузырьки,
которые выглядят на фото как светлые точки, усеивающие изображение. Источник: phys.org
Елена Краснова
12.08.2021
Нет комментариев