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バクテリアによって作られた「スポンジ」がウランを吸う方法

淡水環境と土壌環境で見つかったバクテリアの一種であるジオバクターは、ウラン汚染のバイオレメディエーションに役割を果たします。これらの細菌は、ピリとして知られる導電性タンパク質フィラメントを生成するユニークな能力を示します。これにより、金属酸化物やミネラルなどのさまざまな細胞外材料に電子を移すことができます。ジオバクターバクテリアがウランを浸すための「スポンジ」を作成する方法は次のとおりです。

電子移動:ジオバクター細菌は、ピリを使用して、二酸化ウラン(UO2)などの不溶性酸化ウランに電子を伝達します。このプロセスは、細菌の周りに還元環境を作成し、ウランのより溶けやすい形への還元を促進します。

ウランの還元:ジオバクター細菌が電子を酸化ウランに移すと、ウランをより高い酸化状態(UO2で+6)からより低い酸化状態(酸化ウラン(IV)、UO2)に減少させます。この還元プロセスにより、ウランはより溶けやすくなり、バクテリアによるその後の取り込みが促進されます。

ウランナノクリスタルの形成:還元ウランの存在下で、ジオバクターバクテリアは、細胞外ポリマー物質(EPS)内のウランナノクリスタルの形成をさらに促進します。これらのEPは、ウランの結合部位として作用するタンパク質、多糖類、脂質を含むさまざまな有機化合物で構成されています。

EPSマトリックス:ジオバクター細菌によって生成されるEPSは、ウランを結合して密なマトリックスを形成し、ウランイオンを閉じ込める「スポンジのような」構造を作成できます。このEPSマトリックスは、ウランの蓄積の貯水池として機能し、バクテリアが周囲の環境からかなりの量のウランを隔離できるようにします。

バイオフィルム形成:ジオバクターバクテリアは、しばしばバイオフィルムを形成します。これは、表面に付着してEPSを生成する細胞の複雑なコミュニティです。これらのバイオフィルムは、ジオバクターがウランを含む鉱物と相互作用し、ウラン隔離を強化する能力を高めます。

これらのメカニズムを採用することにより、ジオバクターバクテリアは、電子移動、ウランの還元、ウランナノクリスタルの形成、EPS結合、およびバイオフィルム形成を通じて効果的にウランを浸します。このバイオレメディエーションプロセスは、汚染された環境からウランを除去するための自然で環境に優しいアプローチを提供します。

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