Uma equipe liderada pela química da LMU, Lena Daumann, demonstrou pela primeira vez que as bactérias podem usar certos elementos radioativos para sustentar seu metabolismo.
Além de serem um material útil em todos os tipos de tecnologias-chave, os lantanídeos são importantes para as bactérias, que usam metais de terras raras em seu metabolismo. Acontece, no entanto, que eles não são tão insubstituíveis quanto se pensava, como demonstrou uma equipe internacional e interdisciplinar liderada pela professora Lena Daumann, do Departamento de Química da LMU: Certas bactérias podem usar os elementos radioativos amerício e cúrio em vez do lantanídeos – e até os prefiro às vezes.
Bactérias que usam lantanídeos são comuns no meio ambiente. Eles pertencem aos chamados metilotróficos, que podem usar metanol ou metano como fontes de carbono e energia. Para fazer isso, eles pegam lantanídeos e os incorporam a uma importante enzima metabólica, uma metanol desidrogenase dependente de lantanídeos. Os elementos amerício e cúrio, membros dos actinídeos radioativos, são muito semelhantes aos lantanídeos no que diz respeito às principais propriedades químicas, como tamanho e carga. “E então nos perguntamos se as bactérias podem usar actinídeos em vez de seus lantanídeos essenciais”, diz Daumann.
Agora, os pesquisadores demonstraram que esse é realmente o caso. Eles realizaram um estudo in vivo de duas cepas bacterianas metilotróficas em colaboração com o Centro Helmholtz em Dresden-Rossendorf (HZDR). “Alimentamos os micróbios com vários elementos e mostramos que eles incorporam amerício e cúrio e crescem tão bem com esses elementos”, explica Daumann. É importante que os actinídeos tenham o mesmo estado de oxidação e sejam de tamanho semelhante aos lantanídeos normalmente utilizados, para que caibam no centro ativo da metanol desidrogenase. Estudos in vitro adicionais com metanol desidrogenase isolada também demonstram que a enzima funciona com os actinídeos e exibe atividades semelhantes.
“Poderíamos, assim, mostrar pela primeira vez que os organismos podem usar esses elementos radioativos para processos vitais”, enfatiza Daumann. Quando foi oferecida às bactérias uma mistura de vários lantanídeos e actinídeos, elas até preferiram o amerício e o cúrio em vez de alguns lantanídeos. A capacidade da bactéria de incorporar actinídeos radioativos também é interessante no que diz respeito às aplicações potenciais: “As bactérias metilotróficas poderiam ser potencialmente usadas na biorremediação ou na separação e reciclagem de lantanídeos e actinídeos. Essas misturas difíceis de separar são frequentemente encontradas em combustível nuclear”, diz Daumann.