在清除放射性鈾污染的隊(duì)伍中,有望增加一批新成員。這些只有千分之一毫米長的清潔工揮舞著細(xì)長的“毛發(fā)”,能把溶解在水里的鈾清除掉。美國研究人員新近發(fā)現(xiàn),一類稱為地桿菌的細(xì)菌有潛力用于鈾污染的生物治理。
此前已有研究表明,一些地桿菌能夠通過還原周圍環(huán)境里的金屬(也就是向金屬添加電子)來獲取能量。溶解在水里的鈾經(jīng)過這樣的還原之后,會(huì)變得難以溶解,從而縮小污染范圍,并且容易被清除掉。
美國密歇根州立大學(xué)的研究人員杰瑪·雷格拉猜測(cè),這些細(xì)菌外面的細(xì)長絲狀物——菌毛可能是問題的關(guān)鍵。這些由蛋白質(zhì)組成的菌毛能夠?qū)щ?,曾被用于研?ldquo;納米電線”。
雷格拉與同事以硫還原地桿菌為對(duì)象,培育出因缺乏某種基因而不能產(chǎn)生菌毛的菌株,與能正常產(chǎn)生菌毛的菌株進(jìn)行比較。結(jié)果顯示,菌毛能大大增強(qiáng)細(xì)菌清除鈾污染的能力。
研究發(fā)現(xiàn),如果沒有菌毛,鈾的還原反應(yīng)是在細(xì)菌內(nèi)部進(jìn)行的,會(huì)傷害到細(xì)菌自身。而有菌毛時(shí),大部分反應(yīng)圍繞著菌毛完成,不僅擴(kuò)大了反應(yīng)過程中可用于電子傳輸?shù)目臻g,還拉遠(yuǎn)了鈾與細(xì)菌的距離,提高安全性。
研究人員用一種熒光染料測(cè)量了地桿菌細(xì)胞的呼吸酶在接觸鈾之后的活性。結(jié)果顯示,有菌毛的細(xì)菌呼吸酶活性更高,因而生存能力更強(qiáng)。有菌毛的菌株在接觸鈾之后還能恢復(fù)過來,并且比沒有菌毛的菌株生長更快。
雷格拉說,由于菌毛的成分是蛋白質(zhì),可以比較容易地往上面添加不同的官能團(tuán)(決定有機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)),來調(diào)節(jié)菌毛功能。
相關(guān)論文5日發(fā)表在美國新一期《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。雷格拉認(rèn)為,這種方法理論上也適用于其他一些金屬元素的放射性同位素,包括锝、钚和鈷等。因此,該成果不僅可用于治理以往核試驗(yàn)造成的鈾污染,還有可能幫助應(yīng)對(duì)日本核電站事故。
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