Ученые обнаружили бактерии, способные расти на радиоактивных металлах

Лантаноиды относятся к редкоземельным элементам, широко используемым в электронике и энергетике. За одним исключением (прометий) они не радиоактивны, их много в земной коре, а некоторые из этих металлов, например лантан и неодим, даже играют решающую роль в бактериальном метаболизме. 

Другая группа таких металлов — актиноиды, к которым относятся уран и плутоний. В земной коре они почти не встречаются, и долгое время ученые полагали, что их радиоактивное излучение смертельно опасно для всех живых организмов, включая бактерии.

Однако международной группе химиков из Германии, Нидерландов и США удалось доказать, что некоторые актиноиды могут заменять незаменимые лантаноиды в метаболизме метилотрофных бактерий Methylacidiphilum fumariolicum и Methylobacterium extorquens. Эти бактерии, использующие в качестве субстрата для роста метанол, включают лантаноиды в молекулу фермента, окисляющего спирт, и ученые заметили, что они вполне могут «перепутать» ионы разных металлов, особенно если они примерно одного размера и степени окисления.

Более того, если бактериям предоставляли в качестве субстрата смесь лантаноидов и актиноидов, они в некоторых случаях предпочитали привычным металлам актиноиды америций и кюрий, включая их в свои молекулы ферментов. При этом «радиоактивные» ферменты не менее эффективно окисляли метанол, снабжая бактерии питательными веществами, и колонии таких микроорганизмов бурно росли.

И америций, и кюрий демонстрируют стабильную степень окисления +3, что оказалось решающе важным. К примеру, если ученые предоставляли бактериям в качестве единственного металла плутоний, у которого степени окисления более высокие, микроорганизмы прекращали расти, а их ферменты не окисляли метанол.

Таким образом, бактерии спокойно росли даже на радиоактивных металлах (и америций, и кюрий относятся к ним), что может быть полезно при извлечении определенных металлов из смесей или ликвидации радиоактивного заражения — например, в сточных водах.

Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition.