一种微小的真菌可以清除冷战时期的核废料

冷战期间，美国产生了数量惊人的放射性废物。我们未能妥善处理大部分污泥，自 1950 年代以来，这些污泥一直从地下储罐中泄漏出来。多年来，这些污泥污染了超过 20 亿立方英尺的土壤和近 8000 亿加仑的低浓度地下水。

清理这些垃圾将是一项艰巨的任务，但科学家们刚刚获得了一位新盟友。事实证明，控制放射性废物的最佳方法可能是在上面粘上酵母。科学家于 1 月 8 日在《微生物学前沿》杂志上报道，许多这种微小的真菌可以在放射性和酸性极强的条件下生存。更重要的是，它们会形成一种叫做生物膜的粘稠物，可以捕获废物。

“酵母的潜力是巨大的，”论文合著者、马里兰州贝塞斯达美国卫生科学大学 (USU) 病理学教授 Michael Daly 说道。“环境中已经存在大量天然存在的微生物，可以利用它们进行此类研究。”

戴利说，这些酵母要解决的问题规模大得几乎难以形容。1945 年至 1986 年间制造的 46,000 枚核武器产生的放射性废料存放在全国 120 个地点。最大的是位于华盛顿东南部的汉福德核设施，曼哈顿计划期间第一颗原子弹就是在这里组装的。它存放了超过 5000 万加仑的废料。

汉福德的泄漏污染了足以将 10,000 个足球场埋入一码深的土壤和沉积物，污染的地下水足以让尼亚加拉瀑布流一个月。戴利说，这些污染大部分都包含在汉福德的土壤和含水层中，尽管有少量污染正在慢慢渗入附近的哥伦比亚河。

冷战废物是各种放射性元素，如锶、铀和钚：曾用于从铀矿石中提取金属的酸、汞和铅等重金属以及有毒化学物质。科学家们一直希望找到足够强韧的微生物来消除或捕获这些废物，这种技术被称为生物修复。细菌和其他微生物的培养成本相对较低，可以使用一些技巧来中和这些致命物质。某些微生物可以捕获放射性废物，这样雨水就不会将其冲走，以有毒化学物质为食，或将重金属或这些化学物质转化为危险性较低的状态。

几十年来，戴利和他的同事一直试图控制一种非常坚韧的微生物，它的名字是“细菌柯南”。这种微生物更恰当的名字是耐辐射奇球菌，是我们所知的最耐辐射的生命形式之一（它还能耐受干旱、食物匮乏、极端温度和太空真空）。随着时间的推移，科学家们成功地通过基因工程改造这种细菌，使它能够将有毒化学物质和重金属转化为不那么致命的形式。但他们就是无法让它在酸性条件下茁壮成长。“说到底，这种该死的东西在柠檬汁的 pH 范围内是无法生长的，”戴利说。

他和同事决定在自然界中寻找更好的候选者，并从世界各地的沙漠、矿井、河流和温泉中采集微生物样本。最有希望的是一种来自马里兰州废弃酸性矿井排水设施的红色真菌。这种酵母菌名为台湾红酵母，其在酸性和慢性辐射下的耐受力令研究人员感到惊讶。除此之外，它还能耐受重金属，甚至在这些艰难的环境下形成生物膜，这是柯南从未掌握的技巧。

研究人员总共测试了 27 种酵母，看它们是否能承受氯化汞等有毒物质的侵蚀。“这些都是非常非常有毒的重金属，”戴利说。“如果我们摄入了一点，它们就会杀死我们，而这些微生物在重金属、辐射和[酸]的混合物中繁衍生息。”

大多数细菌无法忍受酸性或辐射，但这两种技能在酵母中却非常常见。“它们是低 pH 值世界的大师，”戴利说。另一方面，真菌往往比细菌对热更敏感。R . taiwanensis喜欢在室温下生长，但腐烂的核废料可以将钢制储罐周围的土壤加热到 120 华氏度左右。不过，这并不一定会阻止微生物。如果将酵母放置在离储罐不远的地方，它们可以捕获泄漏的废物而不会屈服于高温。

犹他州立大学亨利·杰克逊军事医学促进基金会的兼职病理学教授兼研究员 Rok Tkavc 表示，理想情况下，不同菌株的酵母和细菌可以联合起来。他最近报告说，当耐辐射奇球菌与其他细菌混合时，它似乎赋予了它的邻居抗辐射能力。这些混合物可能用于对抗核熔毁释放的放射性废物以及冷战遗留下来的废物。

对于汉福德核电站而言，成功的清理意味着要阻止放射性元素进入哥伦比亚河，直到它们衰变为危害较小的形式，这需要数千年的时间。“我们无法消除辐射；没有人能做到这一点，”戴利说。“我们能想到的唯一保护自己的办法就是遏制它，防止它外泄。”