Диатомовые водоросли связывают уран внутри и снаружи клетки, вызывая опасения по поводу пищевой цепи

В новом исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, эксперты из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) и Национального центра научных исследований Франции (CNRS) выяснили, как уран химически взаимодействует с диатомовыми водорослями (диатомеями). Ученые установили, что пресноводная водоросль Achnanthidium saprophilum способна связывать гексавалентный уран как на поверхности клетки, так и внутри неё.

Поскольку водоросли являются стартовым звеном для накопления вредных веществ в пищевой цепи, эти результаты помогают лучше понять последствия попадания урана в природные циклы. Уран, обладая длительным периодом полураспада, является не только радиотоксичным, но и химически токсичным. Его способность усваиваться организмами зависит от химической формы: растворённый уран поглощается бактериями, растениями, животными и человеком легче.

Используя электронную микроскопию, рентгеновскую и инфракрасную спектроскопию, исследователи обнаружили, что уран связывается как через карбоксильные функциональные группы, так и через фосфатсодержащие группы. Анализы показали наличие двух разных видов урана в образцах, чьи пропорции менялись со временем: сначала уран преимущественно связывался на поверхности водорослей, а со временем всё больше проникал внутрь клетки.

«Наше исследование демонстрирует, что диатомеи не только способны связывать уран, но и включать его во внутреннюю часть клетки», — подводит итог химик д-р Сюзанна Закс из HZDR. Однако остаётся неясным, какой вклад в связывание вносят ассоциированные с водорослями бактерии, и как химические связи могут измениться в долгосрочной перспективе.

Диатомовые водоросли, будучи основой пищевой цепи, становятся «входными воротами» для урана в экосистему. Это вызывает вопросы о степени передачи тяжёлого металла по цепочке — к веслоногим рачкам, рыбам, птицам и амфибиям. Такие знания критически важны не только для оценки наследия урановой добычи, но и в контексте сельского хозяйства: по данным Федерального исследовательского центра сельского хозяйства Германии, ежегодно на поля страны вместе с фосфатными удобрениями попадает 167 тонн урана.