Πώς το «σφουγγάρι» που έκανε τα βακτήρια Geobacter απορροφά το ουράνιο

Το Geobacter, ένας τύπος βακτηρίων που βρέθηκαν σε περιβάλλοντα γλυκού νερού και εδάφους, παίζει ρόλο στην βιοαποικοδόμηση της μόλυνσης του ουρανίου. Αυτά τα βακτηρίδια παρουσιάζουν μια μοναδική ικανότητα να παράγουν αγώγιμα πρωτεϊνικά νήματα γνωστά ως Pili, τα οποία τους επιτρέπουν να μεταφέρουν ηλεκτρόνια σε διάφορα εξωκυτταρικά υλικά, συμπεριλαμβανομένων των μεταλλικών οξειδίων και των ορυκτών. Εδώ είναι το πώς τα βακτήρια Geobacter δημιουργούν ένα "σφουγγάρι" για την απορρόφηση ουρανίου:

Μεταφορά ηλεκτρονίων:Τα βακτήρια Geobacter χρησιμοποιούν τα pili τους για να μεταφέρουν ηλεκτρόνια σε αδιάλυτα οξείδια ουρανίου, όπως διοξείδιο του ουρανίου (UO2). Αυτή η διαδικασία δημιουργεί ένα μειωμένο περιβάλλον γύρω από τα βακτήρια, προωθώντας τη μείωση του ουρανίου σε μια πιο διαλυτή μορφή.

Μείωση του ουρανίου:Ως ηλεκτρόνια μεταφοράς βακτηρίων Geobacter σε οξείδια ουρανίου, μειώνουν το ουράνιο από υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης (+6 σε UO2) σε χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης (+4 στο οξείδιο ουρανίου (IV), UO2). Αυτή η διαδικασία μείωσης καθιστά το ουράνιο πιο διαλυτό, διευκολύνοντας την επακόλουθη πρόσληψη του από τα βακτήρια.

Ο σχηματισμός νανοκρυστάλλων ουρανίου:παρουσία μειωμένου ουρανίου, τα βακτήρια Geobacter διευκολύνουν περαιτέρω το σχηματισμό νανοκρυστάλλων ουρανίου μέσα στις εξωκυτταρικές πολυμερικές ουσίες τους (EPS). Αυτά τα EPs αποτελούνται από διάφορες οργανικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεϊνών, των πολυσακχαρίτη και των λιπιδίων, οι οποίες δρουν ως θέσεις δέσμευσης για ουράνιο.

EPS Matrix:Τα EPS που παράγονται από τα βακτήρια Geobacter μπορούν να δεσμεύσουν το ουράνιο και να σχηματίσουν μια πυκνή μήτρα, δημιουργώντας μια δομή "σφουγγαριού" που παγιδεύει ιόντα ουρανίου. Αυτή η μήτρα EPS χρησιμεύει ως δεξαμενή για τη συσσώρευση ουρανίου, επιτρέποντας στα βακτήρια να απομονώσουν σημαντικές ποσότητες ουρανίου από το περιβάλλον.

Σχηματισμός βιοφίλμ:Τα βακτήρια Geobacter συχνά σχηματίζουν βιοφίλμ, τα οποία είναι πολύπλοκες κοινότητες κυττάρων που συνδέονται με επιφάνειες και παράγουν EPS. Αυτά τα βιοφίλμ ενισχύουν την ικανότητα του Geobacter να αλληλεπιδράσει με τα ορυκτά που φέρουν ουράνιο και να ενισχύσει την απομόνωση του ουρανίου.

Χρησιμοποιώντας αυτούς τους μηχανισμούς, τα βακτήρια Geobacter απορροφούν αποτελεσματικά το ουράνιο μέσω μεταφοράς ηλεκτρονίων, μείωσης του ουρανίου, σχηματισμού νανοκρυστάλλων ουρανίου, δέσμευσης EPS και σχηματισμού βιοφίλμ. Αυτή η διαδικασία βιοαποικοδόμησης προσφέρει μια φυσική και φιλική προς το περιβάλλον προσέγγιση για την αφαίρεση ουρανίου από μολυσμένα περιβάλλοντα.