لمَ ميكروب مقاوم للإشعاع، ودراسة بلا سنة مسمّاة

للصناعة النووية، يقول الكاتب، دور مهم في إنتاج الطاقة وفي صنع النظائر الطبية، لكن النفايات المشعة التي تنشأ في العملية قد تكون تهديداً خطيراً للبيئة. والمعادن الثقيلة المشعة مثل اليورانيوم تذوب بسهولة في الماء، وإن تسربت فقد تؤذي الناس والنظم البيئية أذى قاتلاً. لمعالجة مثل هذه الملوثات بأمان وكفاءة، يرى الكاتب، تلزم تنقية بيولوجية إلى جانب الطرق الكيميائية. تستخدم التنقية البيولوجية التمثيل الغذائي للميكروبات لإزالة ملوث أو تحويله إلى شكل غير ضار، وهي، مقارنة بالمعالجة الفيزيائية والكيميائية، أوفر كلفة وأرفق بالبيئة.

تراجع هذه هذه القراءة دراسة عنوانها «A new uranium bioremediation approach using radio-tolerant Deinococcus radiodurans biofilm»، في Journal of Biosciences، المجلد 44، العدد 5، المقالة 122 (2019). لـDeinococcus radiodurans أعلى مقاومة معروفة للإشعاع بين الكائنات الحية، وقدرة بارزة على البقاء حتى في بيئة فقيرة الغذاء. هذه السمات، يقول الكاتب، تجعله مرشحاً مثالياً لعمل التنقية البيولوجية في أوضاع قصوى، مثل إزالة المعادن الثقيلة المشعة. والطرق الكيميائية القائمة مكلفة ومحدودة في الاستعمال الميداني؛ أما طريقة تستخدم الميكروبات فقد تكون أكفأ وأكثر استدامة وأرفق بالبيئة. من منظور الهندسة النووية، يرى الكاتب أن دمج معالجة النفايات المشعة والتنقية البيولوجية لازم.

كيف نُمّي الغشاء، وماذا أزال في ثلاثين دقيقة

قصدت الدراسة إزالة اليورانيوم من مياه عادمة مشعة بهذا الميكروب المقاوم للإشعاع، وأن ترى كم يكون فعالاً حين يُستخدم لا خلايا سابحة بل غشاءً حيوياً. نُمّيت سلالة، DR1-bf، غشاءً حيوياً في وسط TGY أربعة أيام. ونُمّي الغشاء في زرع يشمل الكالسيوم، حتى تتكوّن مصفوفة خارجية أقوى من السكريات المتعددة. ثم عولج بمحلول نترات اليورانيل بتركيز 1,000 ملغ/لتر، وأُخذت عينات على فترات محددة لقياس تركيز اليورانيوم. تقول هذه القراءة إن التركيز قيس بطريقة صبغ أرسينازو III المعدّلة وبطيف الانبعاث الذري للبلازما المقترنة حثياً (ICP-AES)، وإن بنية الغشاء وتغيّره الكيميائي قُرئا أيضاً بالمجهر الإلكتروني الماسح وبطيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR).

كانت النتيجة، تقول هذه القراءة، إيجابية جداً. أزال غشاء DR1-bf نحو 25 في المئة من اليورانيوم الأولي في خمس دقائق، وبلغ خلال ثلاثين دقيقة إزالة 75 في المئة. والأغشية المنماة مع الكالسيوم كانت أفضل مما نُمّي بدونه، وكانت لها قدرة تنقية أعلى من الخلايا السابحة، واستطاعت العمل بثبات حتى في وضع ذي تركيز إشعاعي عال. ووجد تحليل FTIR أن مجموعات الكربوكسيل والأميد والفوسفات في الغشاء ارتبطت باليورانيوم.

يأخذ الكاتب هذا حالة لطريقة تنقية يورانيوم تستخدم ميكروباً مقاوماً للإشعاع، وعلامة على أن تقنية بديلة لمعالجة النفايات المشعة ممكنة. وفي عمل لاحق، يقول الكاتب، يجدر أن يُسأل إن كان الغشاء نفسه DR1-bf يستطيع أن يُظهر الكفاءة نفسها على مواد مشعة أخرى مثل السترونتيوم والسيزيوم، وإن كان يمكن توسيع التقنية لا إلى منشآت المعالجة وحدها بل أيضاً إلى نظام إزالة تلوث في حالة طارئة.

أطروحات ذات صلة في 2006 و2009 و2010 و2018، متروكة في تلك السنوات

يورد الكاتب أيضاً أعمالاً أخرى عن الميكروبات والإشعاع أو المعادن. تُعالج إحدى الدراسات، تقول هذه القراءة، الرادون غازاً مشعاً عديم اللون والرائحة يتكوّن في تحلل الراديوم الناشئ من خام اليورانيوم في التربة؛ يدخل المبنى أساساً من شقوق في الأرضيات أو الجدران، واستنشاقه قد يسبب متاعب صحية خطيرة مثل سرطان الرئة. غير أن تعرضاً إشعاعياً مناسباً قد يُظهر أيضاً أثر هورمسيس يحفّز وظيفة الكائن الفسيولوجية. ووجدت دراسة لأثر هورمسيس الإشعاعي على الميكروبات في منطقة ملوثة بالرادون أن منبهاً إشعاعياً بتركيز ووقت معينين زاد كثيراً نمو الميكروبات ونشاط الإنزيم والقدرة على البقاء. تسند هذه القراءة هذا إلى رسالة ماجستير سنة 2018 في جامعة إنها، عن قياس رادون التربة في وضع رادون مشع وتأكيد أثر هورمسيس على ميكروبات التربة. تبقى تلك السنة في 2018، سنة تلك الرسالة.

واستخدمت دراسة أخرى ميكروبات مختزلة للمعادن ومعادن حديد نانوية لتنظيف مياه جوفية ملوثة بالزرنيخ، ووجدت أن التنقية كانت أعظم حين استُخدمت هيدروكسيدات الحديد والميكروبات معاً، أكثر مما حين استُخدم كل منهما وحده. تسند هذه القراءة هذا إلى رسالة ماجستير سنة 2010 في جامعة تشوننام. تبقى تلك السنة في 2010. وبين المصادر تسرد هذه القراءة أيضاً رسالة ماجستير سنة 2006 في جامعة غيونغنام عن ميزان المادة في المعالجة الكيميائية للمياه العادمة المشعة من المحطات النووية، وأطروحة دكتوراه سنة 2009 في جامعة كوانغوون عن تحسين كفاءة التنقية البيولوجية بميكروبات تحلل النفط تحت درجات حرارة مختلفة. تبقى تلك السنتان في 2006 و2009، سنوات تلك الأطروحات، ولا تُستخدمان تاريخاً لدراسة الغشاء الرئيسة.

مجتمعة، يقول الكاتب، توحي هذه الخطوط بأن الميكروبات تستطيع التكيف مع وضع مشع وأن تُستخدم في التنقية، وبأن تقنية اقتصادية ومستدامة لازمة حيث يحيط بالعمل النووي عناصر بيئية مثل معادن الحديد والمياه العادمة. ومتانة الغشاء الميكروبي وكفاءته في إزالة المعادن الثقيلة يمكن أن تكون بديلاً عملياً رفيقاً بالبيئة، لا في الصناعة النووية وحدها بل أيضاً، يرى الكاتب، نظاماً لإزالة التلوث الإشعاعي في حالة طارئة. النص الكوري الكامل للتقرير نفسه موجود على CampusDown.

المصادر

1. قراءة طالب لدراسة عنوانها «A new uranium bioremediation approach using radio-tolerant Deinococcus radiodurans biofilm»، Journal of Biosciences، 44(1)، المقالة 122، بلا سنة مسمّاة لتلك المقالة في هذه القراءة.
2. سلالة DR1-bf، نُمّيت أربعة أيام في TGY مع الكالسيوم، أزالت نحو 25 في المئة من اليورانيوم في خمس دقائق و75 في المئة خلال ثلاثين دقيقة من محلول نترات اليورانيل بتركيز 1,000 ملغ/لتر.
3. أطروحات ذات صلة مؤرخة 2006 و2009 و2010 و2018، متروكة سنوات لتلك الأطروحات.

آخر تحديث: 14 تشرين الثاني/نوفمبر 2026