Bacterii care imobilizează periculosul uraniu

O tulpină a unor bacterii care "respiră" uraniu poate fi cheia reabilitării zonelor contaminate de lângă exploatările de uraniu prin curăţarea pânzei freatice.

Oamenii de ştiinţă au descoperit bacteriile din sol la o exploatare veche de minereu de uraniu în Rifle, Colorado, aflată la aproximativ 320 km vest de Denver. Situl este doar unul dintre cele nouă situri cu exploatări vechi din Colorado utilizate în perioada de glorie a producţiei de arme nucleare.

Cercetarea face parte dintr-un program al Departamentului de Energie al SUA şi are ca scop să determine dacă microorganismele pot bloca uraniul infiltrat în sol cu ani în urmă, iar acum transformă apa nepotabilă din zonele poluate în apă bună de băut.

Descoperirea echipei, publicată în PLOS ONE, este prima încercare cunoscută în care oamenii de ştiinţă au descoperit o bacterie dintr-o clasă comună, cunoscută sub numele de betaproteobacteria, care respiră uraniu. Această bacterie poate respira fie oxigen fie uraniu, pentru a declanşa reacţiile chimice care furnizează energie.

"După ce bacteriile nou descoperite interacţionează cu compuşi de uraniu în apă, uraniul devine imobil", notează Lee Kerkhof, profesor de ştiinţe maritime la Şcoala de Mediu şi Ştiinţe Biologice Rutgers.

"Acesta nu se mai infiltrează în pânza freatică, şi, prin urmare, nu poate contamina apa potabilă adusă la suprafaţă."

Microbii misterioşi

"Respirarea" uraniului este destul de rară în lumea microbiană. Cele mai multe exemple de bacterii care pot să respire uraniu nu pot respira oxigen, dar de multe ori respiră compuşi pe bază de metale, de regulă diferite forme de fier solid.

Oamenii de ştiinţă au asistat, anterior, la scăderea concentraţiilor de uraniu în apele subterane, atunci când bacteriile "ce respiră fier" erau active dar ei nu au putut încă să demonstreze că bacteriile ce respiră fier respirau direct uraniu.

În timp ce reacţia chimică pe care bacteriile o au prin interacţiunea cu uraniul este un proces comun cunoscut sub numele de "reducere", sau actul de acceptare de electroni, Kerkhof afirmă că este încă un mister modul în care uraniul redus produs de acest microorganism se comportă în mediul de la suprafaţă.

"Se pare că ele formează nanoparticule de uraniu", notează el, dar mineralogia nu este încă bine cunoscută şi asta va face obiectul unor cercetări aflate în curs de desfăşurare.

Gene care se schimbă reciproc?

Echipa Rutgers a fost capabilă să izoleze bacteria ce respiră uraniu în laborator prin recunoaşterea faptului că uraniul din probele de pe situl Rifle ar putea fi toxic atât pentru microorganisme cât şi pentru om.

Cercetătorii au căutat semne de activitate bacteriană atunci când au adăugat, treptat, cantităţi mici de uraniu cu concentraţia adecvată în probele de uraniu în care acesta a devenit imobilizat. Odată ce au găsit concentraţiile optime de uraniu, ei au fost în măsură să izoleze tulpina neobişnuită.

Despre modul cum a evoluat tulpina, Kerkhof afirmă: "noi nu suntem siguri". Dar, explică el, bacteriile au capacitatea de a-şi schimba genele reciproc. Aşadar, la fel ca şi bacteriile ce-şi cresc rezistenţa la antibiotice şi toxicitate la metale grele, această bacterie "a luat un element genetic, permiţându-i acum să detoxifice uraniul, de fapt, să crească pe uraniu."

Echipa de cercetare a finalizat determinarea secvenţei genomului pentru a sprijini cercetarea viitoare asupra elementelor genetice care permit bacteriei să crească pe uraniu.

Uraniu sărăcit în întreaga lume

Kerkhof este optimist în legătură cu potenţialul acestor bacterii de atenuare a poluării apelor subterane în Rifle. Oamenii de ştiinţă s-au aşteptat la început ca apele subterane să fie deversate în râul Colorado şi să transporte uraniu cu ele, caz în care concentraţia acestuia ar fi ajuns la niveluri mai sigure. Dar asta nu s-a întâmplat. Alte metode potenţiale de remediere, precum săparea solului contaminat sau tratarea cu substanţe chimice dure, sunt considerate a fi prea scumpe sau periculoase.

"Biologia reprezintă o modalitate de a rezolva această problemă de contaminare, în special în situaţii ca aceasta în care radionuclizii sunt foarte diluaţi, dar sunt încă prezenţi la niveluri considerate periculoase", spune Kerkhof.

În cazul în care abordarea este de succes, ea ar putea fi luată în considerare pentru alte situri în care uraniul a fost prelucrat. În timp ce problema nu este larg răspândită, el notează că există un volum mare de apă în legătură cu care sunt temeri. Iar problema s-ar putea extinde dincolo de locurile tradiţionale precum siturile de procesare a minereului.

"Există uraniu sărăcit în numeroşi muniţi", afirmă acesta, "aşadar, locuri precum Orientul Mijlociu, care se confruntă cu războiul, ar putea fi expuse la niveluri ridicate de uraniu în apele subterane."

Acest articol a fost publicat iniţial de către Rutgers. Republicat prin Futurity.org sub Creative Commons License 4.0