Исследователи разработали генетический инструмент для улучшения изучения мышьяка

Инженеры-экологи разработали новый инструмент, упрощающий идентификацию видов бактерий, ответственных за высвобождение токсичной формы мышьяка, которая загрязняет источники водоснабжения миллионов людей по всему миру. Исследователи из Инженерного колледжа Университета штата Юта создали новый праймер — инструмент для амплификации ДНК, — который упрощает процесс идентификации бактерий в пробах почвы и грунтовых вод.

Целью исследования являются бактерии, обладающие генами арсенатредуктазы. Эти гены позволяют бактериям преобразовывать природный мышьяк в более токсичную версию элемента. Различные бактерии трансформируют мышьяк V (арсенат) в мышьяк III (арсенит). Арсенит более токсичен для человека и более подвижен в окружающей среде, что облегчает его проникновение в грунтовые воды. Более глубокое понимание микробных экосистем, высвобождающих арсенит, является важным первым шагом к снижению распространенности загрязнения мышьяком.

Новый праймер — короткая цепь ДНК, нацеленная на ген арсенатредуктазы, — помогает исследователям идентифицировать, какие бактерии в пробе обладают этими генами. Ранее для этого требовалось сначала выращивать бактериальные клетки в лаборатории, что часто снижало микробное разнообразие и приводило к смещенным результатам. «Теперь мы можем просто добавить праймер в реакцию и получить поддающиеся количественной оценке копии генов редуктазы», — пояснил ведущий автор исследования доктор Бабур Мирза.

В рамках исследования команда под руководством соавтора доктора Джоан Маклин отобрала пробы грунтовых вод из 20 частных скважин в округе Каш на севере штата Юта. Результаты показали, что в 20% исследованных скважин концентрации арсената и арсенита превышали предельно допустимую концентрацию для питьевой воды в 10 микрограмм на литр. Исследователи обнаружили значительную корреляцию между обилием генетического материала арсенатредуктазы и концентрациями арсенита в пробах.

Авторы отмечают различные последствия этого исследования. Полная картина разнообразия восстанавливающих арсенат бактерий в конкретной среде может привести к улучшению практик землепользования и повышению осведомленности о деятельности человека, которая может усугубить проблему. Новые праймеры будут полезны для изучения бактерий в различных условиях окружающей среды.