Уникална Бактерия Се Бори С Създадена От Човека Химическа Каша

{h1}

Изследователите са разработили щам на бактерии, който разгражда токсичните изкуствени органични химикали, известни като пхб.

Тази статия зад сцената беше предоставена на WordsSideKick.com в партньорство с Националната научна фондация.

Изследователите са разработили щам на бактерии, който е уникално ефективен при разграждане на токсичните индустриални химикали, известни като ПХБ, или полихлорирани бифенили.

ПХБ са токсични, създадени от човека органични химикали, които представляват заплаха за здравето на хората и за околната среда.

Агенцията за опазване на околната среда класифицира ПХБ като потенциални канцерогени за хора, за които е известно, че влияят неблагоприятно върху имунната, репродуктивната, нервната и ендокринната система на хората и други животни. Използвани в промишлени и търговски приложения в САЩ, печатни платки се произвеждат от 1929 г. до забраната през 1979 г. Тъй като са устойчиви на разграждане, печатни платки все още присъстват в околната среда.

Трудно се разгражда

Почистването на ПХБ най-често включва драгиране на натоварена с ПХБ почва и изгаряне на почвата или депониране в сигурно депо. Тези техники за възстановяване са скъпи. General Electric например е похарчил 561 милиона долара за драгиране и натрупване на 2,6 милиона кубически метра седимент от река Хъдсън, замърсен с ПХБ. Дори след драгиране, ПХБ често остават вградени в заобикалящата скала.

Хлорните атоми в ПХБ правят тези химикали токсични и трудно се разграждат. Въпреки че в околната среда има бактерии, разграждащи ПХБ, в природата, те бавно разграждат химикала. Естественото in situ дехлориране на силно хлорирани ПХБ се извършва при анаеробни условия със скорост около 5 процента на десетилетие. Това означава, че печатни платки могат да останат в околната среда много дълго време.

Bioremediation Consulting Inc., с подкрепата на Националната научна фондация за научна програма за иновации на малкия бизнес, успя да култивира здрави бактерии, разграждащи ПХБ в големи количества, което може да смекчи този проблем в общественото здраве.

Д-р Маргарет Финдли

Д-р Маргарет Финдли

Кредит: Bioremediation Consulting Inc.

Решението

Преди това изследователите не успяха да изолират тези по-здрави бактерии поради силната им привързаност към утайките.

Въпреки това, Маргарет Финдли, президент на BCI и водещ учен, и д-р Самюел Фогел, вицепрезидент на BCI и учен по проекта, успяха да развият култура - член на рода Dehalococcoides - която оттогава те стават достъпни в търговската мрежа. Изследователите успяха да откъснат бактериите от проба от подземни води от обект в Ню Джърси. Екипът използва общи минерали, като натриев хлорид, амониев хлорид, фосфати и микроелементи, за да образува растежна среда.

Бактериите, отглеждани в културата, не са патогенни и не трябва да причиняват неблагоприятни ефекти в естествената среда, според оценките на изследователите. Култивираните бактерии също не променят pH на водата, оставяйки концентрацията на остатъчната солна киселина, която бактериите произвеждат на ниво 1- или 2 части на милион.

С помощта на NSF SBIR безвъзмездната помощ BCI произвежда големи количества от бактериите, за да тества ефективността му при неутрализиране на PCB чрез отстраняване на хлорни атоми.

Културата на BCI показва способността си да разгражда Aroclor 1260, обща търговска смес от около 60 химически подобни PCBs, съдържащи 6 до 8 хлора на молекула. В рамките на 18 седмици 44 процента от ПХБ с 6 до 8 хлора се преобразуват в ПХБ, които съдържат 4 до 6 хлора. Подобни резултати бяха наблюдавани и при друга PCB смес, Aroclor 1254.

Пробивът на BCI може да бъде рентабилна подмяна на драгиране и транспортиране на почвата до сметищата.

3 размера на Dhc култури: 100 мл, 1 литър и 20 литра бурета.

3 размера на Dhc култури: 100 мл, 1 литър и 20 литра бурета.

Кредит: Bioremediation Consulting Inc.

Как работи

Разграждащите PCB бактерии намаляват броя на хлорините в молекулата на бифенила. След това, тъй като условията стават по-кислородни, обикновените аеробни бактерии могат допълнително да дехлорират молекулата, както и да разрушат въглеродните пръстени, които държат бифенилови молекули заедно.

„Важното е да можем да избием хлорите върху силно хлорираните ПХБ... защото някои от тях имат диоксинови свойства, които са особено токсични“, казва Фогел. След като намалите до два, три или четири хлора, каза той, аеробните бактерии могат да метаболизират бифенилите.

Процесът на дехлориране, използващ бактериите, разграждащи PCB, е доста сложен. Механизмът включва ролята на ПХБ като акцептор на електрон.

"PCB са приемници на електрон", каза Фогел. "За да текат електрони, ви е необходим донор на електрон. Обикновено [донорът] е захарна молекула или материал като млечна киселина, която бактериите могат да ферментират. Един от продуктите на ферментацията е молекулен водород, а молекулярният водород се оказва бъде най-добрият донор на електрон, който тези бактерии използват, за да избият хлорите. "

Бактериите използват H2 газ, произведен от други естествени почвени бактерии, като енергиен източник, докато ферментира захар или мазнини. Н2 действа като донор на електрон на PCB. Ензимите на бактериите, дехалогеназите, имат активно място с витамин В12, който се превръща в силно редуциращо средство. Газът на водород помага за намаляване на кобалта в дехалогеназите, което от своя страна катализира разрушаването на хлорните връзки в PCB, замествайки атома на хлора с водороден атом.

След като настъпи редуктивна дехлориране - процесът, при който ПХБ е придобила електрони - бактериите оставят субстрат, който аеробните бактерии могат да атакуват. Аеробните бактерии разбиват ароматните пръстени на ПХБ, а крайният продукт е минерализиран въглероден диоксид и солна киселина.

Д-р Самуел Фогел

Д-р Самуел Фогел

Кредит: Bioremediation Consulting Inc.

История на изследванията

Findlay, Fogel и техният екип участват в изучаването на бактерии, подобни на Dehalococcoides, от 1993 г. Изследователите наблюдават, че при наличните бактерии се наблюдава редукционно дехлориране в анаеробни подземни води, които са замърсени с трихлоретилен.

Компаниите дойдоха при BCI с искане за оценка на замърсени подземни води, за да проверят дали е възможно намаляване на дехлорирането на TCE. За клиенти, които вече имат необходимите бактерии, присъстващи в подземните им води, BCI може да засили въздействието на бактериите чрез добавяне на правилния донор на електрон и създаване на оптимални биохимични условия. Имаше обаче клиенти, чиито подземни води не прибираха бактериите, така че инициираната от бактерии дехлориране не се случи.

Изследователите на BCI решават този проблем, като отглеждат Dehalococcoides при анаеробни условия в среда с минерална сол и доставят бактериите търговски на клиенти, чиито подземни води липсват на организма.

Изследователите скоро разбрали, че има щам Dehalococcoides, способен да дехлорира ароматни съединения като трихлоробензоли.

Рутинните тестове на подземните води, съдържащи TCB, TCE и PCB, доведоха изследователите на BCI да вярват, че Dehalococcoides могат да дехлорират PCB в нелабораторни условия, в реално замърсени места. Академичната литература, особено тази на S. H. Zinder и J. M. Gossett от университета Cornell, и L. Adrian от Technische Universitat, Берлин, които демонстрират ограничената способност на Dehalococcoides да дехлорира PCB, също подкрепят това убеждение.

Изследователите също знаеха, че има различни щамове на Dehalococcoides - един и същ род и вид, но различни разновидности.

„От цялата литература се убедихме, че Dehalococcoides ще се превърне в важния организъм, който трябва да се справи с това, което считаме, последната граница на биоремедиацията“, каза Фогел. "Тоест, ПХБ са крайната граница, в смисъл, че няма друга група хлорирани съединения - или по този въпрос някакъв химикал - която е по-трудна за биоразграждане от ПХБ."

С безвъзмездна финансова помощ от Изследователския институт за електроенергия, изследователите на BCI тестваха проби, доставени от клиента, съдържащи TCB, PCB, TCE и Dehalococcoides, за да преценят дали щамът бактерии от тези проби ще бъде подходящ за биоразграждане на PCB за подземни води. Бактериите ефективно отстраняват хлорите.

С този успех изследователите на BCI насочиха вниманието си към отглеждането на култура на този разрушаващ PCB организъм.

Сега BCI може да предложи култури от бактерии за лечение на замърсена с PCB подземна вода или почва. Очаква се бактериите да извършват редукционна дехлориране както ex situ, така и in situ, което потенциално може да елиминира необходимостта от драгиране на замърсена с PCB почва.

Изследователите на BCI информират обществото и общността за оздравяване за техния пробив и търсят нови начини за адаптиране на инженерното приложение на тази констатация.

Изследователите на BCI са имали дълъг път с PCB, защото искат да подобрят околната среда.

"Ако днес шофирате по река Хъдсън, ще видите могилни утайки... изкопани от дъното", каза Фогел. Но, "... може би [ние] трябва да използваме биологични методи [за да ги пренасочим]... Тук, в BCI, ние сме учени по околната среда, които искат да направят промяна, така че преминаваме през всички необходими стъпки."

Бележка на редактора: Изследователите, изобразени в статиите „Зад кулисите“, са подкрепени от Националната научна фондация, федералната агенция, натоварена с финансирането на основни изследвания и образование във всички области на науката и техниката. Всички мнения, констатации и заключения или препоръки, изразени в този материал, са на автора и не отразяват непременно възгледите на Националната научна фондация. Вижте архива зад кулисите.


Видео Добавка: Внимание - храна! | Осторожно - еда!.




Изследване


Странно Яде: Учени, Които Закусват На Своите Изследвания
Странно Яде: Учени, Които Закусват На Своите Изследвания

Колко Бихте Претеглили На Други Планети?
Колко Бихте Претеглили На Други Планети?

Наука Новини


Mi6 На Джеймс Бонд Проваля Киберсигурността В
Mi6 На Джеймс Бонд Проваля Киберсигурността В "Skyfall"

Трябва Да Бъдете Много Скептични Към Смъртоносната Услуга За Качване На Nectome
Трябва Да Бъдете Много Скептични Към Смъртоносната Услуга За Качване На Nectome

Как Медицинската Марихуана Може Да Помогне За Ограничаване На Опиоидната Епидемия
Как Медицинската Марихуана Може Да Помогне За Ограничаване На Опиоидната Епидемия

Какво Прави Гробищата Страшни?
Какво Прави Гробищата Страшни?

Мечките Използват Прелезите За Дивата Природа, За Да Намерят Нови Съдружници
Мечките Използват Прелезите За Дивата Природа, За Да Намерят Нови Съдружници


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com