Микроорганизм может стать ключом к борьбе с вечными химикатами

3D-визуализация молекулы перфтороктановой кислоты. Предоставлено: Университет Небраски-Линкольн

Ученые из лабораторий Раджиба Сахи и Нирупама Аича обнаружили, что широко распространенная фотосинтезирующая бактерия Rhodopseudomonas palustris может взаимодействовать с перфтороктановой кислотой (ПФОК) — высокоустойчивым представителем семейства ПФАС. Их исследование, опубликованное в журнале Environmental Science: Advances, сообщает, что бактерия втягивает ПФОК в свою клеточную мембрану — поведение, которое меняется со временем.

Это открытие дает раннее представление о том, как природные микроорганизмы могут быть направлены или модифицированы для помощи в сокращении загрязнения ПФАС, потенциально поддерживая усилия по защите качества воды и общественного здоровья.

Первоначальные эксперименты выявили потенциал и ограничения

В ходе контролируемых лабораторных тестов исследователи отметили, что R. palustris удалила около 44% ПФОК из окружающей среды в течение 20 дней. Большая часть поглощенного химического вещества позже вернулась в окружающую среду, скорее всего, из-за разрушения клеток — результат, который подчеркивает как полезность, так и сложности использования живых микроорганизмов для захвата или изменения ПФАС.

«Хотя R. palustris не полностью разложила химическое вещество, наши результаты предполагают ступенчатый механизм, при котором бактерия может первоначально захватывать ПФОК в своих мембранах», — сказал Сах, доцент Ричард Л. и Кэрол С. Макнил. «Это дает нам основу для изучения будущих генетических или системных биологических вмешательств, которые могли бы улучшить удержание или даже обеспечить биотрансформацию».

Совместный опыт усиливает исследование

Лаборатория Аича предоставила специализированные возможности для обнаружения ПФАС, позволив команде с высокой точностью отслеживать изменения уровней ПФОК. В то же время группа Сахи провела биологические эксперименты и изучила, как бактерия реагирует на различные концентрации ПФАС.

«Именно такое сотрудничество необходимо для решения сложных экологических проблем», — сказал Аич, доцент Ричарда Л. Макнила. «Объединяя микробиологию, химическую инженерию и экологическую аналитическую науку, мы получаем более полную картину того, как бороться с загрязнением ПФАС с помощью биологических инструментов».

К масштабируемым микробным подходам для очистки от ПФАС

Соединения ПФАС остаются всемирной проблемой, поскольку они сохраняются в почве и воде в течение длительного времени. Существующие методы лечения могут быть дорогими и требовать значительных энергозатрат. Микробные стратегии могут предложить более адаптивный и менее ресурсоемкий путь вперед — хотя значительное научное развитие все еще необходимо.

Результаты этого проекта указывают в этом направлении, и исследовательские группы уже планируют дополнительные исследования, посвященные микробной инженерии и синтетической биологии для улучшения будущих возможностей разложения.

Финансирование и доступ к результатам

Это совместное усилие было поддержано премией Леймана и грантом Инициативы сотрудничества Небраски, присужденными Аичу и Сахи. Два докторанта — Марк Катол из лаборатории Сахи и Аника Азме из лаборатории Аича — являются двумя соавторами этого исследования.

Полное исследование доступно в открытом доступе через Королевское химическое общество.