Командна робота проти бензолу

Mikrobielle Arbeitsgemeinschaft сприяє зменшенню забруднюючих речовин навколишнього середовища

Бензольне кільце © Public domain
читати вголос

Канцерогенний забруднювач бензол може сильно забруднювати грунт та ґрунтові води після хімічних аварій або на старих промислових майданчиках. Однак є бактерії, які можуть розщеплювати цю сполуку навіть без кисню. Зараз німецькі дослідники виявили три команди мікробних забруднювачів забруднювачів, які беруть на себе різні завдання у цьому зменшенні. Метод, використаний у їх дослідженні, також може допомогти з'ясувати складні процеси в інших бактеріальних кооперативах, повідомляють дослідники у журналі ISME Journal.

Бензол є канцерогенним і пошкоджує центральну нервову систему. У той же час вуглеводнева сполука також є важливою сировиною: її використовують для виготовлення широкого спектру продуктів - від пластмас і смол до пестицидів і фарб, а також є важливим компонентом бензину. "У Німеччині роками виникає все менше проблем із цим забруднювачем", - каже Мартін фон Берген з Центру екологічних досліджень (УФЗ) у Лейпцигу. Однак для інших країн це не стосується: "Наприклад, у Китаї навантаження різко зростає". Наприклад, у листопаді 2005 року після аварії на хімічному заводі в річку Сонгхуа втекло близько 100 тонн бензолу. Створений 80-кілометровий отруйний килим і дійшов до міста Харбін. Постачання питної води мегаполісу довелося перервати.

Є бактерії, які можуть знову зламати такий штам. Але коли забруднювач потрапляє в ґрунт, він незабаром потрапляє до регіонів, які містять мало кисню або його немає. "І ніхто точно не знає, що там відбувається", - каже фон Берген. Тому що ніхто до цих пір не знав ні дійових осіб, ні їх біохімічну відправну точку. Вперше нове дослідження представляє досить детальну картину спільноти деградантів бензолу. Щоб дізнатися, як виглядає розподіл праці серед любителів мікробного бензолу, дослідники взяли бактеріальні спільноти із забруднених ґрунтових вод під колишньою установкою гідрогенізації Zeitz у Саксонії-Ангальт в лабораторію. Дослідники назвали ці мікроби молекулами бензолу їжі, які містили незвично велику частину важкого ізотопу вуглецю С13. Згодом, проаналізувавши фрагменти бактеріальних білків за допомогою мас-спектрометра, вони змогли визначити, які бактерії обробляли бензол.

Дослідження зразків забруднених ґрунтових вод з місця колишнього гідрогенізації Зеїц у Саксонії-Ангальт. Т Мартін Тауберт / UFZ

Команда усуваючих мікробних забруднювачів

"Це дослідження дає два цікаві відомості", - пояснює Берген. У порівнянні з базами даних можна визначити, з одного боку, з яких бактеріальних груп походять фрагменти білка. Для перевірки цих результатів дослідники також використовували сучасні методи дослідження для вивчення генетичного складу мікробного екіпажу. "Таким чином ми змогли отримати генетичний огляд членів бактеріальної спільноти", - каже дослідник UFZ.

Однак ще цікавішим виявився другий результат ізотопних аналізів. Тому що вони також багато розкривають про метаболізм окремих організмів. NachДля кожного джерела їжі існують певні типові зразки, красномовні гори. Наприклад, дослідники виділили групу бактерій, у яких вміст 13С одразу збільшується, а потім навряд чи збільшується. Ці мікроби харчуються безпосередньо 13С-бензолом. З другого боку, з іншого боку, більша кількість ізотопу з'являється в білках лише з часом. Ці організми не використовують безпосередньо забруднювач, але живуть за рахунок продуктів його розпаду. І нарешті, є третя група, вміст якої 13C весь час залишається низьким. Це, мабуть, відлякувачі, які живуть на залишках інших бактерій. "Нам вдалося пройти шлях атомів бензолу через всю бактеріальну спільноту", - каже Берген. дисплей

Дослідники не тільки з’ясували, хто їсть, що і в яких кількостях. Тепер вони знають більше про те, як працює співпраця різних бактеріальних груп. Таким чином, прямі рециркулятори, ймовірно, утворюють як ацетат, так і водень при деградації бензолу. Обидві речовини повинні вивільнятися, інакше вони гальмують їх метаболізм. Їм допомагають організми другої групи, які живуть лише побічно від забруднювача. Вони використовують ацетат як джерело вуглецю і видаляють водень.

Новий погляд на мул стічних вод та кишечник

"Звичайно, така співпраця не обмежується бензольними розкладачами", - каже Мартін фон Берген. Він та його колеги сподіваються, що в майбутньому зможуть використовувати свої методи для аналізу інших складних бактеріальних спільнот. Наприклад, можна було б з’ясувати, як різні мікроби працюють разом на біогазових установках або в шламі стічних вод. Ті, хто це розуміє, можуть краще контролювати процеси на таких заводах. А також про ліки можна багато чого навчитися на таких обстеженнях. Відомо, наприклад, що деякі люди мають в шлунково-кишковому тракті інші мікроорганізми, ніж товсті. Крім того, бактеріальна флора також, здається, впливає на імунну систему. Хотілося б дізнатися більше про всі ці зв’язки, щоб допомогти людям схуднути або посилити захисні сили. (Журнал ISME, 2012; doi: 10.1038 / ismej.2012.68)

(Центр екологічних досліджень Гельмгольца - УФЗ, 27.07.2012 - НКО)