Биологи подсмотрели за бактериальным осаждением урана

Бактерия Geobacter sulfurreducens способна переводить растворённые в воде соединения урана в менее растворимые формы. Как выяснилось, для повышения эффективности этого процесса нужно подтолкнуть микробов к отращиванию «волос».

Опыт провели исследователи из университета Мичигана (MSU). Они помещали G. sulfurreducens в различные условия и наблюдали за тем, как бактерия восстанавливает уран, передавая ему свои электроны, которые образуются в ходе метаболических реакций.

Такой процесс приводит к осаждению урана, что представляет ценность в качестве метода очистки воды и почвы от радиоактивного и токсичного элемента. (Кстати, идея очистки такого плана не нова. Например, три года назад учёные показали, что грибки могут изолировать обеднённый уран.)

По информации Nature, биологи установили, что в жёстких (некомфортных) условиях G. sulfurreducens начинают отращивать тонкие и длинные «волоски» (пили), которые резко ускоряют взаимодействие микроорганизма с ураном.

Без пилей процесс восстановления идёт в клеточной оболочке, а это постепенно отравляет бактерию. Пили, выступая в роли электропроводки, позволяют бактерии проводить реакцию с ураном, находящимся на отдалении. Осаждается он также подальше от микроба. А ещё — множество волосков увеличивают площадь контакта микроорганизма с соединениями, находящимися в окружающей среде.

Авторы работы предполагают, что аналогичным образом G. sulfurreducens могла бы справиться с радиоактивными изотопами технеция, плутония и кобальта. К тому же в дальнейшем бактерию можно было бы усовершенствовать генной инженерией, нацелив её на более эффективный отлов металлов. Биологи предлагают использовать таких микробов для очистки территорий, загрязнённых после аварий или в результате сброса радиоактивных отходов.

Добавим, сравнительно недавно учёные узнали, что целый ряд бактерий способен объединять свои отростки в электроцепи, многократно превосходящие микробов в размере. Эти проводники переносят электроны между соединениями, помогая бактериям в питании.

Учёные вывели бактерию с ядовитой ДНК

Международная группа исследователей получила штамм бактерий, в ДНК которых одно из четырёх классических оснований заменено на соединение, в природе для этой цели никогда не используемое и, более того, токсичное для других организмов.

Как рассказывает ScienceDaily, авторы работы взяли за исходный образец модифицированную кишечную палочку, неспособную вырабатывать естественное основание тимин. Большую группу таких бактерий учёные начали культивировать в среде с содержанием яда, близким к летальному уровню. Таким токсичным соединением выступил 5-хлороурацил.

Автоматизированная технология позволила быстро пропустить эту культуру через интенсивный эволюционный процесс с искусственным отбором. Когда в населении кишечной палочки появлялись экземпляры, более стойкие к яду, их отбирали и помещали в среду с ещё более высокой концентрацией 5-хлороурацила. И так — на протяжении 1000 поколений.

В результате был получен штамм, который преспокойно использовал 5-хлороурацил как полноценную замену тимина. Анализ генома новой кишечной палочки показал, что там возникло много мутаций, которые, по всей видимости, и помогли бактерии приспособиться к галогенированию основания ДНК.

Авторы считают такую демонстрацию радикального изменения химии бактерии прекрасным примером приспособляемости жизни к самым разным условиям, а значит, хорошим подспорьем для экзобиологии.

Опыт в лаборатории удачно дополняет и полевые открытия, показывающие, что живые существа могут базироваться не только на тех соединениях, что мы находим в большинстве организмов.