Las bacterias transforman el uranio en un compuesto químico estable
Se ha reducido el riesgo potencial para las personas y el medio ambiente
Anuncios
El uranio, un metal pesado radiactivo, suele encontrarse en el suelo en forma ligada a minerales, pero puede transformarse en formas solubles debido a factores ambientales o a actividades mineras. Si se libera al medio ambiente, supone un problema debido a sus propiedades tóxicas. Ahora, investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), junto con Wismut GmbH y científicos españoles de la Universidad de Granada, han demostrado por primera vez que las bacterias pueden convertir el uranio disuelto en agua en un compuesto químico estable cuando tienen acceso al glicerol como fuente de alimento. En este proceso, el uranio adopta un estado químico que hasta ahora solo se conocía como estado transitorio. Los resultados se han publicado en la revista *Nature Communications* y son relevantes para futuras investigaciones sobre el uso de bacterias en la remediación medioambiental.
Las bacterias presentes en el medio ambiente, ya sea en el suelo o en el agua, desempeñan un papel importante en los ecosistemas. Algunas de ellas se especializan en descomponer sustancias nocivas. «Hay bacterias que pueden utilizar metabólicamente el metal pesado uranio, que es tóxico para los seres humanos», afirma la Dra. Evelyn Krawczyk-Bärsch, investigadora del grupo de investigación de Microbiología Terrestre del HZDR y coautora del estudio. «Las investigaciones de nuestro grupo ya habían revelado que las bacterias pueden utilizar el uranio disuelto en el agua para su metabolismo cuando tienen acceso al glicerol como fuente de alimento». El glicerol es un componente básico de las grasas vegetales y animales. En la naturaleza, por ejemplo, se forma cuando la madera se descompone por acción de los hongos. Pero, ¿hasta qué punto pueden las bacterias reducir la cantidad de uranio disuelto en el agua? ¿Y en qué formas químicas se transforma el uranio libre mediante los procesos metabólicos bacterianos? Estas fueron las preguntas que abordaron los investigadores en el nuevo estudio.
Uranio en las paredes celulares
Para sus experimentos, utilizaron agua de una mina de uranio inundada en los Montes Metálicos, propiedad de Wismut GmbH. En los experimentos de laboratorio realizados en un entorno sin oxígeno, el equipo de investigación añadió una cantidad específica de glicerol a las muestras de agua. «Queríamos recrear las condiciones naturales de la comunidad bacteriana ya presente en el agua de la mina, ya que a una profundidad de aproximadamente 2.000 metros suele haber poco o ningún oxígeno en la mina», explica el Dr. Antonio M. Newman-Portela, antiguo doctorando tanto en el HZDR como en el Departamento de Microbiología de la Universidad de Granada (España), y autor principal del estudio. En condiciones favorables para el crecimiento bacteriano, las bacterias aceptaron el glicerol como fuente de alimento. «Al cabo de 130 días, solo quedaba en las muestras alrededor del cinco por ciento del uranio disuelto en el agua», afirma Newman-Portela. «Sospechábamos que las bacterias habían incorporado el uranio a sus paredes celulares. Ya conocíamos los procesos de acumulación gracias a la bibliografía científica». Y, efectivamente, los investigadores pudieron demostrar la presencia de uranio en las paredes celulares de las bacterias.
Estado químico inusual
Pero, ¿qué compuestos químicos concretos intervenían exactamente? Para determinarlo, el equipo utilizó métodos avanzados de microscopía y espectroscopia. Los estudios incluyeron experimentos en la línea de luz de Rossendorf (ROBL), gestionada por el HZDR en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF) de Grenoble (Francia), así como estudios complementarios en la Universidad de Granada.
En un primer momento, los científicos analizaron la membrana bacteriana para determinar en qué estados químicos se encontraba el uranio. En terminología química, el término «valencia» se utiliza para describir cuántas «manos» tiene un átomo para unirse a otros átomos dentro de un compuesto químico. «El uranio suele presentarse con una valencia de 4 o 6. El uranio pentavalente existe, pero es poco frecuente o solo transitorio. Hasta ahora, se había observado en un estado de oxidación inestable», explica Newman-Portela. «Por eso, los resultados de nuestro estudio fueron sumamente sorprendentes, ya que en la biomasa analizada de nuestras series experimentales, una proporción inusualmente alta del uranio identificado era también uranio pentavalente».
Estable, incluso bajo la influencia del oxígeno
Además, los investigadores descubrieron que el uranio pentavalente formaba el compuesto FeU(V)O₄ con hierro y oxígeno. «Este compuesto de uranio aún no tiene nombre, ya que es relativamente nuevo. Se demostró por primera vez en un estudio de 2020 en el que se analizaron muestras de suelo de zonas de Croacia contaminadas por munición de uranio», explica Krawczyk-Bärsch. «Se descubrió que, incluso bajo la influencia del oxígeno atmosférico, este compuesto de uranio se había mantenido estable durante más de 25 años. Pero hasta ahora no sabíamos cómo se forma este compuesto en la naturaleza ni que las bacterias desempeñan un papel en su formación». En experimentos posteriores, el equipo de investigación del HZDR observó que la cantidad de FeU(V)O₄ aumentaba realmente cuando la biomasa seca se exponía al oxígeno.
«Nuestro estudio ha revelado por primera vez que las bacterias alimentadas con glicerol como fuente de carbono pueden convertir el uranio tóxico disuelto en agua en un compuesto químico estable», afirma Krawczyk-Bärsch. «Aún tenemos que investigar en qué medida las bacterias podrían ayudar a neutralizar el uranio con fines de remediación». En futuros trabajos, el equipo del HZDR pretende obtener más información sobre las bacterias que se unen al uranio, así como comprender mejor los procesos bioquímicos y geoquímicos subyacentes.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Anuncios
Más noticias del departamento ciencias
