Управление специализированными микробами для очистки окружающей среды от стойких химикатов

Исследователь из Университета штата Аризона Анка Дельгадо изучила уникальную группу микроорганизмов Dehalococcoides, способных преобразовывать опасные хлорированные химические вещества, такие как трихлорэтилен (ТХЭ), в безвредный этилен. Результаты исследования, проведенного под руководством доцента Розы Краймальник-Браун, опубликованы в журнале PLOS ONE.

ТХЭ — одно из самых распространенных хлорированных соединений, загрязняющих около 60% объектов из Национального списка приоритетов Суперфонда США и 20% источников подземных вод страны. Это известный канцероген, что делает его очистку критически важной задачей. Dehalococcoides mccartyi — анаэробные бактерии, которые дышат ТХЭ, последовательно превращая его в этилен. Однако процесс часто останавливается на промежуточных стадиях, образуя винилхлорид — еще более опасный и подвижный канцероген.

Ключевая проблема, выявленная в исследовании, — конкуренция за водород (H₂), необходимый Dehalococcoides для дыхания. В богатых микробным разнообразием незагрязненных почвах (образцы из Румынии и Пуэрто-Рико) другие микроорганизмы, такие как метаногены и ацетогены, успешно перехватывали водород, используя в качестве акцепторов электронов карбонатные минералы. Это приводило к остановке дехлорирования на стадии цис-дихлорэтилена. В загрязненном образце с военной базы в Пэррис-Айленд (Южная Каролина) токсичная среда подавляла конкурирующую микрофлору, позволяя Dehalococcoides полностью восстановить ТХЭ до этилена.

Ученые предложили стратегии для преодоления этой проблемы: удаление из почвы конкурирующих микробов, обогащение среды чистыми культурами Dehalococcoides и точный контроль уровня бикарбоната в воде для ограничения роста конкурентов. В биореакторных экспериментах им удалось добиться высокой плотности Dehalococcoides и ускоренного дехлорирования. В настоящее время исследователи сотрудничают с компаниями по биоремедиации для тестирования оптимизированных культур на загрязненных объектах.