Mikroszkóppal megfigyelték, hogyan tisztítják a talajt a baktériumok

Amerikai kutatók különleges mikroszkópos eljárással kimutatták, hogy egyes közönséges talajbaktériumok anyagcseréjük folyamán fölveszik a környezetükből a mérgező fémvegyületeket, és ártalmatlan formában juttatják vissza a talajba. Egyik-másik baktériumot talán a radioaktív hulladék semlegesítésére is lehet használni majd a jövőben.

Az Ohio Állami Egyetem kutatói a Shewanella oneidensis nevű baktériumot tanulmányozták úgynevezett atomierő-mikroszkóp használatával. (Ez az eszköz képes képet alkotni a vizsgált anyagok nanométeresnél is kisebb felületéről, és arról is, hová kötődnek az egyes molekulák a sejtek felületén.) A különleges eljárással meg tudták figyelni, hogyan veszi fel és bontja le a baktérium a vasoxidot tartalmazó hematitásványt, hogy kinyerje belőle az oxigént.

A Shewanella oneidensis baktériumról atomierő-mikroszkóppal készült képen pirossal láthatók a fémekhez kötődő fehérjék. Az ellipszis a baktérium hozzávetőleges szegélyét jelöli

A kutatók először tudták bizonyítani, hogy a Shewanellaa sejt külső membránjába irányít speciális fehérjéket, ahol ezek közvetlenül érintkeznek a fémvegyületekkel. A fehérjék ezután megkötik a fémoxidokat, s ezeket a baktérium ugyanúgy használja fel, ahogy mi a belélegzett oxigént.

A respirációnak (légzésnek) nevezett folyamatot az élőlények - közvetve - a fennmaradásukhoz szükséges energia termelésére használják. Mi, emberek (illetve az állatok jó része) a levegőből belélegzett oxigén segítségével szabadítjuk fel az energiát a táplálékunkból. A baktériumok azonban a természetben nem mindig jutnak elemi oxigénhez.

A talajban vagy a víz alatt élő baktériumok sokszor fémvegyületek segítségével nyerik ki a létfenntartásukhoz szükséges energiát. Ez a respiráció egy ősi formájának tekinthető, magyarázza az egyik kutató, Brian Lower, az ohiói egyetem környezeti és természeti erőforrásokkal foglalkozó tanszékének docense.

Ez a fajta respiráció evolúciós szempontból is érdekes, de a kutatókat most elsősorban az foglalkoztatja, hogyan tudnák felhasználni a baktériumokat olyan ártalmas vegyületek semlegesítésére, amilyenek például az uránt, technéciumot vagy krómot tartalmazó anyagok. A két utóbbi fém a plutónium bomlása során keletkezik.

A Shewanella természetes körülmények között megtalálható a talajban, és a nukleáris hulladéklerakók területén is előfordul. Ezeken a hulladéklerakó helyeken az jelenti a legnagyobb veszélyt, hogy a toxikus fémvegyületek vízben oldhatók, így bekerülhetnek a talajvízbe. Ezek a baktériumok azonban természetes úton oldhatatlan anyagokká alakítják a fémvegyületeket. Bár a fémek maguk ott maradnak a helyszínen, stabil, szilárd formában és nem instabil folyadék formájában lesznek jelen, így jóval kisebb veszélyt jelentenek.

A kutatók remélik, hogy ha jobban megismerik a Shewanella és más baktériumok képességeit, akkor egy napon sikerül olyan törzseket létrehozni belőlük, amelyek hatékonyabban tudják semlegesíteni a veszélyes hulladékokat. Például ha sikerül megnövelni bennük az uránfelvevő fehérjék mennyiségét, akkor egy napon talán fel lehet használni őket az uránnal szennyezett területek ártalmatlanítására.