30 декабря 2022
Команда из Центра Гельмгольца Дрездена-Россендорфа (HZDR) в настоящее время исследовала особенности взаимодействия четырех различных видов грибов с европием как нерадиоактивным и химическим аналогом некоторых актинидов и других представителей редкоземельных элементов. Работа опубликована в журнале General Environmental Science.
Таким образом, ученые расшифровывают миграционное поведение радионуклидов в окружающей среде: детали, которые необходимы как для оценки опасности, так и для разработки процедур промышленной рекультивации или извлечения.
«Взаимодействие грибов с европием на молекулярном уровне в настоящее время особенно интересно с радиотоксикологической точки зрения, поскольку этот редкоземельный элемент является аналогом трехвалентных актинидов америция и кюрия, причем америций, в частности, будет ответственен за высокую радиотоксичность в Чернобыле в будущем», — объясняет доктор Аликс Гюнтер изИнститут экологии ресурсов в ХЗДР.
Очень опасный радионуклид америций-241 не был выпущен во время взрыва реактора. Однако был выпущен плутоний-241, который распадается на америций-241 с периодом полураспада 14,4 года. Другие радионуклиды, такие как цезий или стронций, будут постепенно исчезать, но доля америция будет продолжать расти и не достигнет своего пика примерно через 70-80 лет после аварии.
«Кроме того, редкоземельный металл европий является важным компонентом множества высокотехнологичных продуктов. Во время извлечения или даже при неправильной утилизации европий может попасть в окружающую среду. Как аналог кальция, европий может серьезно нарушать клеточный метаболизм в организме человека «, — говорит коллега Гюнтера по институту доктор Йоханнес Рафф, описывая вторую мотивацию их совместной работы. Обе темы ставят перед исследователями один и тот же вопрос: взаимодействуют ли разные виды грибов с этими тяжелыми металлами одинаково?
Грибы — удивительные существа: в крайних случаях они могут жить более тысячи лет и достигать площади в несколько сотен гектаров, а биомасса превышает 500 тонн. Однако в накоплении тяжелых металлов плодовые тела, которые до сих пор были в центре внимания, не играют главной роли, хотя их сбор и потребление образуют ворота в пищевую цепь человека. В первую очередь подземная, тонкая сеть мицелия отвечает, в частности, за поглощение тяжелых металлов из окружающей среды.
Для своей работы исследователи выбрали разрушающие древесину грибы, такие как обыкновенный раздвоенный гриб (Schizophyllum commune), вешенка (Pleurotus ostreatus) и тигровый пилильщик (Lentinus tigrinus), а также белый пестрец (Leucoagaricus naucinus), который питается мертвыми органическими веществами. Они столкнулись с этими грибами с европием.
В предыдущей работе они изучали реакцию грибов на элементы цезий, стронций и уран, поскольку они либо важны для радиотоксичности, либо являются компонентами ядерного топлива. Из этих исследований они узнали, например, что расщепленные жабры могут поглощать большое количество урана в свои клетки, не погибая.
Отчасти благодаря превосходному техническому оборудованию Института экологии ресурсов и плодотворному сотрудничеству с Центром ионного пучка HZDR, команда теперь смогла использовать комбинацию спектроскопии и микроскопии для выяснения взаимосвязи между наличием различных форм связывания европия и соответствующего сайта связывания на поверхности или вклетка.
Их результаты показывают, что грибы по-разному взаимодействуют с тяжелым металлом. Хотя природа химического взаимодействия одинакова для всех грибов, задействованные клеточные компоненты и, следовательно, транспорт и поглощение, а также места накопления в клетке сильно различаются. Например, в то время как белая пятнистость связывает лишь небольшое количество европия, который иммобилизуется в клетке мелко распределенным образом, расщепленная жабра может связывать в четыре раза больше европия по сравнению с другими грибами.
Этот вид относится к грибам белой гнили, то есть грибам, которые могут разлагать лигнин, составляющий древесину, чтобы использовать его для своего метаболизма. Они образуют нерастворимые осадки, содержащие европий, на внешней стороне клеточной стенки: признак того, что грибы также по-разному относятся к тяжелым металлам в соответствии с их физиологией питания.
Команда надеется найти множество применений своим находкам. Для Раффа возможны методы, которые, например, могут снова сделать загрязненные тяжелыми металлами районы пригодными для сельского хозяйства.
«Однако для этого нам нужно еще точнее понять молекулярные процессы и транспорт внутри организма», — поясняет ученый.
Гюнтер отмечает деталь, которая некоторое время занимала ученых Россендорфа: «Благодаря долгой жизни некоторых видов грибов радиоактивные вещества могут частично храниться до тех пор, пока они не распадутся. По этой причине они могут быть пригодны для принятия мер по быстрой радиационной защите, с одной стороны, и для восстановления загрязненных почв, с другой. И мы также видим возможность очистки загрязненной воды: здесь наши грибы можно использовать в качестве материала-носителя в очистных колоннах «.
Эксклюзивный перевод*
Фото: Бернард Спрагг / Общественное достояние
Елена Обыскалова
