Бактерии, питающиеся метанолом, способны расти на некоторых редкоземельных элементах, а также на их радиоактивных родственниках. Эти результаты предполагают возможную роль таких бактерий в обеззараживании мест разлива актинидов или в разделении лантаноидов и актинидов для аналитических или подготовительных целей, согласно исследованию, опубликованному в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Лантаниды относятся к редкоземельным элементам, широко используемым в электронике и энергетике. За одним исключением, они не радиоактивны, их много в земной коре, а некоторые лантаноиды, такие как лантан и неодим, даже играют решающую роль в бактериальном метаболизме. Актиниды, к которым относятся уран и плутоний, являются их тяжелыми радиоактивными аналогами, большинство из которых в природе не встречается на Земле. Теперь Лена Дауманн из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия, и ее международная междисциплинарная группа обнаружили, что некоторые актиниды могут заменять незаменимые лантаноиды в метаболизме метилотрофных бактерий.
Метилотрофные бактерии, называемые так потому, что они используют метанол в качестве источника энергии, содержат лантаноиды в своем ферменте, окисляющем метанол. Исследователи заметили, что эти бактерии могут также поглощать ионы актинидов в этот фермент, используя их для метаболизма метанола так же, как они используют лантаноиды. Это наблюдение было особенно верным, когда ионы актинидов были того же размера и имели те же стабильные степени окисления +III, что и соответствующие лантаноиды. Исследователи сообщили, что бактерии даже предпочли америций и кюрий в качестве актинидов некоторым лантаноидам, когда им представили смесь лантанидов и актинидов.
Америций и кюрий показали стабильную степень окисления +III, что оказалось особенно важным. «Когда мы использовали плутоний, который, как известно, имеет более высокие степени окисления, наши бактерии не размножались, и изолированные ферменты не работали с ним», — говорит Дауманн. Эти знания пригодятся для будущих приложений. Команда планирует изучить способность бактерий извлекать актиноиды из радиоактивных отходов или выделять определенные элементы из смесей.
Актиниды, такие как плутоний, америций и кюрий, могут быть получены в ядерных реакторах и используются в исследованиях, атомной промышленности и многих других технологиях. Америций даже является источником ионизирующего излучения в коммерческих детекторах дыма. Однако актиниды являются высокорадиоактивными и опасными элементами, с которыми необходимо обращаться с большой осторожностью на специальных объектах. Разливы радиоактивных веществ всегда вызывают большую тревогу. Дауман предлагает «использовать эти бактерии для очистки радиоактивных разливов» в качестве возможного будущего применения.