bioremediere

Conceptul se numește bioremediere și implică utilizarea unor organisme care fie adoră în mod natural să mănânce contaminanți, fie au fost modificate genetic pentru a le oferi gustul pentru toxine. Oamenii de știință proiectează sau desfășoară microbi pentru a curăța locurile de contaminanți precum PCB-uri, petrol, deșeuri radioactive, benzină și mercur, iar noi cercetări de bioremediere apar în mod regulat.

Tinkering genetic

Pentru un studiu publicat recent în revista BMC Biotechnology, cercetătorii de la Universitatea Interamericană din Puerto Rico au modificat bacteriile E. coli (o bacterie obișnuită de laborator) cu gene care permiteau microorganismelor să nu supraviețuiască doar în mercur, ci să-l îndepărteze de pe siturile de deșeuri . Genele în cauză produc proteine ​​numite metalotioneină și polifosfat kinază care permit celulelor bacteriene să dezvolte rezistență la mercur și să acumuleze cantități mari de metal greu în organism, izolându-l astfel.

„Mercurul este cu adevărat toxic și nu există organisme naturale care să poată bioremedia mercurul”, spune Oscar Ruiz, unul dintre autorii principali ai studiului. Cu toate acestea, există câteva organisme care îl fac mai periculos. Aceștia transformă mercurul ionic sau elementar, care este evacuat de pe siturile industriale, cum ar fi centralele electrice cu ardere de cărbune, în versiunea mai toxică, metilmercurul. Metilmercurul se poate acumula în plante și animale și este cel mai toxic pentru cei din vârful lanțului alimentar.

Scopul lui Ruiz pentru bacteriile sale transgenice este ca acestea să sechestreze contaminarea cu mercur înainte ca bacteriile naturale să aibă șansa să-l transforme în metilmercur toxic. Bacteriile modificate nu ar fi dezlănțuite în sălbăticie, deoarece există reglementări guvernamentale stricte cu privire la eliberarea în mediu a organismelor modificate genetic. În schimb, aceste bacterii și-ar face munca în filtre care pot fi aduse în locuri contaminate și utilizate pentru a filtra mercurul din apă. Este posibil să fie capabili chiar să recupereze mercurul pentru a fi utilizat în alte industrii. „Mercurul este foarte important în multe, multe aplicații industriale”, spune Ruiz.

Oferind un impuls naturii

Crearea microbilor modificați genetic pentru a face munca noastră murdară este cu adevărat utilă numai atunci când avem de-a face cu contaminanți precum mercurul, unde nu există bacterii naturale cunoscute capabile să facă treaba. În majoritatea celorlalte cazuri de bioremediere, natura are nevoie doar de o mână de ajutor.

Bacteriile consumatoare de poluare au obținut cea mai mare presă la scurgerile mari de petrol, cum ar fi Exxon Valdez și, mai recent, dezastrul Deepwater Horizon. Antreprenorii științifici au ieșit din lemn, dornici să-și contribuie superbugii consumatori de ulei la efortul de curățare. Dar, în realitate, microbii care erau deja acolo au avut un avans. „Bioaugmentarea în mediul deschis nu este cu adevărat eficientă”, spune Kenneth Lee, cercetător în cadrul Departamentului canadian pentru pescuit și oceane, care are o vastă experiență în cercetarea bioremediatiei deversărilor de uleiuri. Bioaugmentarea este un tip de bioremediere care implică adăugarea de organisme direct în mediul deschis. Dar microbii care nu sunt adaptați mediului mor repede, oferind pur și simplu mai mulți nutrienți pentru care bacteriile indigene să se hrănească. „Aceasta este o modalitate extrem de costisitoare de a produce îngrășăminte”, spune Terry Hazen, șeful Centrului pentru Biotehnologie de mediu de la UC Berkeley.

În loc să adăugați organisme în mediul înconjurător, deseori cel mai bun mod de a scăpa de poluanții chimici este de a ajuta bacteriile care se află deja în muncă. Luați scurgerea Deepwater Horizon. Datorită scurgerii de petrol pe fundul mării din Golful Mexic, există comunități de microbi care pot descompune petrolul sau cel puțin părți din acesta. Adăugarea de substanțe nutritive în apă lângă o deversare de petrol poate ajuta la creșterea acestor populații bacteriene. Și funcționează și pentru lucruri în afară de petrol. Unele dintre lucrările timpurii ale lui Hazen au arătat că dozele mici de metan injectat în locuri contaminate pot ajuta la creșterea metanotrofelor, organisme care iubesc metanul și produc enzime capabile să descompună solvenții clorurați și până la 300 de alți compuși.

Break It Down

Cu o curățare a deversării de petrol pe bază de bacterii, există un pas suplimentar dincolo de adăugarea de substanțe nutritive care dau un impuls microorganismelor. De exemplu, în timpul curățării Deepwater Horizon, respondenții au aruncat o mulțime de dispersanți chimici pentru a încerca să spargă petrolul din Golful Mexic. Un avantaj al unei astfel de acțiuni este acela că descompune uleiul în bucăți suficient de mici pentru ca bacteriile să poată mânca. „Atunci când bacteriile atacă uleiul, ele pot ataca numai din interfața apă-ulei”, explică Lee. Când o vărsare se rupe, suprafața sa devine mai mare și microbii au un timp mai ușor sărbătorit cu ea.

O mare parte din petrolul Deepwater Horizon a dispărut mai repede decât cele mai vechi predicții sugerate. Deci, deși există încă de făcut curățenie pe mal, iar impactul deplin asupra ecosistemului marin ar putea să nu fie cunoscut de zeci de ani, microorganismele din Golf au jucat un rol în curățarea unei părți a deversării. Și metodele de bioremediere, care utilizează atât microbi indigeni, cât și microbi modificați, vor continua să atragă atenția ca modalitate rentabilă de a curăța contaminarea.