在冷战期间，美国制造了数量惊人的核废料。我们未能妥善处理其中大部分污泥，自20世纪50年代以来，这些污泥一直在从地下储存罐中泄漏。多年来，它以低剂量污染了超过20亿立方英尺的土壤和近8000亿加仑的地下水。
清理这些烂摊子将是一项艰巨的任务，但科学家们刚刚招募了一位新盟友。事实证明，我们控制核废料的最佳方法可能是将其交给酵母。科学家们于1月8日在《微生物前沿》杂志上报告说，这些微小真菌中的许多都能在极具放射性和酸性的环境中生存。此外，它们还会形成称为生物膜的黏稠物，这可能会捕获核废料。
“酵母的潜力是巨大的，”合著者、马里兰州美国军医大学（USU）病理学教授迈克尔·戴利（Michael Daly）说。“你们有一大群生物，它们本身就存在于环境中，可以被采集用于此类工作。”
戴利说，这些酵母将要解决的问题规模几乎难以形容。1945年至1986年间建造的46,000件核武器产生的核废料储存在全国120个地点。其中最大的是华盛顿州东南部庞大的汉福德基地，第一批原子弹在那里进行了曼哈顿计划的组装。那里储存有超过5000万加仑的核废料。
戴利说，汉福德的泄漏污染了足够多的土壤和沉积物，足以掩埋10,000个足球场一码深，并污染了足以让尼亚加拉大瀑布持续流动一个月的地下水。他表示，这些污染物大部分被限制在汉福德的土壤和含水层内，尽管少量正在缓慢渗入附近的哥伦比亚河。
冷战时期的核废料是锶、铀和钚等元素的放射性同位素的混合物：曾经用于从铀矿石中提取金属的酸，以及汞和铅等重金属，还有有毒化学物质。科学家们长期以来一直希望找到足够坚韧的微生物来消除或捕获这些污染物，这项技术被称为生物修复。细菌和其他微生物相对便宜，而且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核废料，防止雨水将其冲走，吞噬有毒化学物质，或将重金属或这些化学物质转化为危险性较低的形态。
几十年来，戴利和他的同事们一直在试图利用一种绰号为“野蛮人细菌”的微生物。这种微生物，更准确地说叫做“嗜盐菌”（Deinococcus radiodurans），是我们所知的抗辐射能力最强的生命体之一（它还能承受干旱、食物短缺、极端温度和太空真空）。随着时间的推移，科学家们成功地对这种细菌进行了基因工程改造，使其能够将有毒化学物质和重金属转化为毒性较低的形态。但他们就是无法让它在酸性环境中茁壮成长。“说到底，这该死的东西在柠檬汁的pH范围内都长不好，”戴利说。
他和他的同事们决定在大自然中寻找更好的候选者，并从世界各地的沙漠、矿山、河流和温泉中采集微生物。最有希望的是一种来自马里兰州一个废弃酸性矿山排水设施的红色真菌。这种酵母，一种名为台湾红酵母（Rhodotorula taiwanensis）的菌种，以其在酸和慢性辐射下的耐受力令研究人员惊讶。此外，它还能耐受重金属，甚至在这些严峻的环境下形成生物膜，这是“野蛮人”从未掌握过的绝技。
研究人员一共测试了27种酵母，看它们是否能承受氯化汞等有毒物质的暴露。“这些是非常、非常剧毒的重金属，”戴利说。“如果我们体内沾上一点点，我们就会死亡，而这些微生物却能在这些重金属、辐射和[酸]的混合物中茁壮成长。”
大多数细菌无法耐受酸性或辐射，但这两种能力在酵母中都非常普遍。“它们是低pH世界的巨匠，”戴利说。另一方面，真菌对热的敏感性通常高于细菌。台湾红酵母（R. taiwanensis）喜欢在室温下生长，但衰变的核废料会使钢制储存罐周围的土壤加热到约120华氏度（49摄氏度）。然而，这并不一定会阻碍这些微生物。将它们放置在距离储存罐一小段距离的地方，酵母就可以捕获泄漏的核废料，而不会因高温而死亡。
美国军医大学（USU）的兼职病理学教授兼高级研究员罗克·特卡夫茨（Rok Tkavc）说，理想情况下，不同菌株的酵母和细菌可以协同工作。他最近报道说，当嗜盐菌（Deinococcus radiodurans）与其他细菌混合时，它似乎能赋予邻居辐射抵抗能力。这些混合物可能被用来对抗核事故释放的核废料以及冷战遗留下来的核废料。
对于汉福德基地来说，成功清理意味着在核元素衰变成危险性较低的形态所需数千年时间内，将放射性元素留在哥伦比亚河之外。“我们无法消除辐射；没有人能做到，”戴利说。“唯一我们可以想象到的保护自己的方法就是将其封存起来，防止它泄露出来。”
