細(xì)菌可用“毛發(fā)”清除鈾污染

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，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，會傷害到細(xì)菌自身。而有菌毛時，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》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)對日本核電站事故。