Od dziesięcioleci wiadomo, że niektóre organizmy znajdujące się głównie głęboko w ziemi i pod zbiornikami wodnymi mogą rozkładać toksyczne substancje wytwarzane przez wiele gałęzi przemysłu. Te pożerające mikroby drobnoustroje zostały wykorzystane do leczenia takich rzeczy, jak zanieczyszczenie wód gruntowych i wyciek ropy Deepwater Horizon, w procesie znanym jako bioremediacja. Ale metoda nie do końca się rozpoczęła - rozmnażanie wystarczającej liczby tych organizmów do leczenia i dalsze badania były trudne, a naukowcy nie do końca rozumieli, w jaki sposób organizmy faktycznie rozkładają te złożone chemikalia.
powiązana zawartość
- Hawk Found in Vancouver „Wygrywa” najbardziej zanieczyszczoną nagrodę Bird in the World
Naukowcy z University of Manchester odkryli jednak, że te mikroskopijne organizmy wykorzystują wspólną witaminę B12 do rozkładania toksycznych produktów ubocznych, a odkrycie może wkrótce doprowadzić do opracowania nowych, potężnych technik oczyszczania. Ich badanie, niedawno opublikowane w czasopiśmie Nature, wyjaśnia, w jaki sposób wykorzystali krystalografię rentgenowską, proces, który mierzy defrakcję promieni rentgenowskich w celu stworzenia szczegółowych obrazów 3D struktur atomowych, aby po raz pierwszy zobaczyć, jak ten proces działa w organizmach.
Korzystając z krystalografii rentgenowskiej, naukowcy wykazali, że niektóre rodzaje bakterii przyjmują toksyczne organohalogenki przez cienką wodoodporną szczelinę (zielony) i przechowują ją w kieszeni (fioletowej) zawierającej witaminę B12, która oddziela atomy fluorowca, redukując w ten sposób lub neutralizująca toksyczność. (Nauka) (Nauka) Organohalogenki (nazwane od kowalencyjnie związanych atomów halogenu) są nieprzyjemnymi produktami ubocznymi wytwarzania takich rzeczy, jak nieprzywierające patelnie, rozpuszczalniki do czyszczenia na sucho i odtłuszczacze przemysłowe. Wulkany i uderzenia pioruna emitują je również w niewielkich ilościach. Niektóre żyjące w ziemi organizmy kochające toksyny faktycznie „wdychają” cząsteczki halogenku organicznego, oddzielając niektóre lub wszystkie cząsteczki fluorowca w ten sam sposób, w taki sam sposób, w jaki ludzie wdychają tlen i wydalają dwutlenek węgla. Zgodnie z ostatnim artykułem w Science, organizmy te przepuszczają toksyny zawierające chlorowiec przez cienki, wodoodporny otwór i trzymają je w kieszeni zawierającej określony rodzaj witaminy B12, wraz z enzymami katalizującymi proces redukcji halogenów. Witamina B12 jest kluczem do tego procesu, ponieważ zawiera reaktywny atom kobaltu, który rozrywa wiązanie węgiel i halogen. Nawet jeśli proces nie usuwa wszystkich toksyn, nadal zwiększa rozpuszczalność cząsteczki, umożliwiając jej szybsze rozproszenie i rozpad. Zespół twierdzi również, że pokonał wyzwanie związane z produkcją organizmów w dużej ilości, modyfikując genetycznie inne, szybciej rosnące organizmy, w celu wytworzenia kluczowych enzymów niszczących zanieczyszczenia.
David Leys, jeden z autorów artykułu, pracuje nad zrozumieniem tego procesu detoksykacji od 15 lat. Organizmy, zwane zbiorczo dehalogenazami redukcyjnymi, mówi, często znajdują się w miejscach skażenia węglowodorów, takich jak zbiorniki wodne w pobliżu fabryk produkujących chemikalia przemysłowe. Leys dodaje, że niektóre z tych organizmów zawierają ponad 35 różnych enzymów redukujących fluorowce, co oznacza, że istnieje wiele możliwości usprawnienia procesu toksycznych oczyszczeń, ale także o wiele więcej do zbadania.
„Możemy zacząć próbować przewidzieć, jakie związki konkretna bakteria / enzym [kombinacja] mogą wykorzystać z sekwencji genomu”, mówi Leys. Mówi także, że wiedza zdobyta podczas badań pozwoli naukowcom na zaprojektowanie organizmów i ich procesów chemicznych w celu ukierunkowania na określone toksyny wytworzone przez człowieka.
Oprócz ulepszonego oczyszczania toksycznego przełom powinien doprowadzić do lepszego wykrywania halogenków organicznych w zaopatrzeniu w żywność i środowisku. Systemy poszukiwania halogenu przez bakterie można połączyć z systemem, który wytwarza fluorescencyjne zielone białko, tworząc widoczny marker w obecności toksyn. Alternatywnie można zastosować elektrody do monitorowania aktywnych enzymów pod kątem określonych sygnałów, które organizmy emitują w obecności halogenków organicznych.
Nie jest jasne, w jaki sposób i kiedy ta nowa wiedza radykalnie zmieni proces usuwania zanieczyszczeń chemicznych, ponieważ jest jeszcze wiele do zrobienia. Ale wiedza o tym, jak dokładnie działa ten proces, powinna pobudzić postęp.
