Фотосинтезирующая бактерия показала способность связывать «вечные химикаты»
Исследователи из Университета Небраски–Линкольн сделали важный шаг вперёд в изучении биологических методов очистки, представив новые данные, которые могут значительно расширить наши представления о способах снижения концентрации этих стойких загрязнителей. В рамках лабораторных экспериментов учёные выявили, что фотосинтезирующая бактерия Rhodopseudomonas palustris, широко распространённая в природных водоёмах и почвах, обладает способностью взаимодействовать с перфтороктановой кислотой (PFOA) — одним из самых устойчивых и трудноразлагаемых соединений из группы PFAS. Это открытие особенно важно, поскольку PFOA известна своей стойкостью к традиционным методам очистки и способна накапливаться в экосистемах, вызывая долгосрочные негативные последствия для здоровья человека и природы. Результаты данного исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Environmental Science: Advances, что подчёркивает значимость и перспективность предложенного биологического подхода. В дальнейшем подобные исследования могут привести к разработке эффективных и экологически безопасных технологий для борьбы с загрязнением PFAS, что станет важным шагом на пути к сохранению чистоты водных ресурсов и здоровья экосистем.
В последние годы учёные всё активнее исследуют взаимодействие природных микроорганизмов с устойчивыми химическими загрязнителями, стремясь найти новые пути их нейтрализации или задержки в окружающей среде. Недавнее исследование показало, что определённые бактерии, хотя и не способны разрушать перфтороктановую кислоту (PFOA), обладают уникальной способностью поглощать этот загрязнитель и удерживать его в своих мембранных структурах. Авторы работы подчёркивают, что характер этого процесса меняется со временем, что свидетельствует о динамичном взаимодействии между бактерией и химическим веществом. По сути, это первое научное подтверждение того, что природные микроорганизмы могут временно задерживать стойкие загрязнители, даже не имея механизмов их биохимического распада. Раджиб Саха, один из руководителей проекта, объяснил, что данный эффект, вероятно, представляет собой «пошаговый процесс», в котором клеточные мембраны сначала функционируют как своего рода ловушка для PFOA, обеспечивая его временное удержание. Эти открытия открывают новые перспективы для биоремедиации — использования живых организмов для очистки окружающей среды, особенно в случаях, когда химические вещества крайне устойчивы и трудно поддаются традиционным методам разрушения. В дальнейшем исследователи планируют изучить, как именно меняется взаимодействие бактерий с PFOA со временем и возможно ли усилить этот процесс для более эффективного контроля загрязнений. Таким образом, полученные результаты не только расширяют наши знания о микробных взаимодействиях с опасными веществами, но и создают основу для разработки инновационных экологических технологий.В последние годы учёные всё активнее исследуют возможности бактерий в очистке окружающей среды от стойких загрязнителей, таких как перфтороктановая кислота (PFOA). В данном контексте особое внимание привлекла бактерия R. palustris, которая продемонстрировала значительный потенциал в снижении концентрации этого соединения. Он отметил, что такая реакция даёт старт дальнейшим экспериментам — от генетической модификации бактерий до применения инструментов системной биологии, которые могли бы усилить удержание соединений или создать предпосылки для их биотрансформации. Для оценки поведения бактерии были проведены серии контролируемых тестов. В течение 20 суток R. palustris снижала концентрацию PFOA в среде примерно на 44 %. Однако значительная доля поглощённого соединения позднее вновь появлялась в растворе. Исследователи связывают это главным образом с разрушением клеток: при распаде бактерий удержанные ими молекулы возвращались в окружающую среду. Эти результаты подчёркивают важность дальнейших исследований, направленных на стабилизацию и улучшение механизмов биологического удержания и трансформации PFOA, что может стать ключевым шагом в разработке эффективных биоремедиационных технологий.Результаты исследования ярко иллюстрируют как значительный потенциал выбранного метода, так и его ограничения, которые обусловлены естественными свойствами живых организмов. Метод временного связывания химического вещества демонстрирует высокую эффективность, позволяя фиксировать взаимодействия на молекулярном уровне, однако со временем биологические системы неизбежно теряют свою целостность, что накладывает ограничения на длительность и точность наблюдений. Аналитическая часть работы была проведена в лаборатории Нирупама Айча, где использовались передовые и высокочувствительные технологии для детектирования пер- и полифторалкильных веществ (PFAS). Благодаря этим методам удалось с исключительной точностью отслеживать даже минимальные изменения концентраций перфтороктановой кислоты (PFOA) в окружающей среде, что позволило установить прямую связь между химическими процессами и биологическими реакциями. В то же время биологическую составляющую исследования курировала команда под руководством Сахи, которая сосредоточилась на изучении устойчивости бактерий при воздействии PFAS. Особое внимание уделялось изменениям в структуре клеточной мембраны и тому, как степень реакции бактерий зависела от концентрации загрязняющего вещества. Такой комплексный подход позволил глубже понять механизмы взаимодействия загрязнителей с живыми организмами и выявить факторы, влияющие на их адаптацию и выживаемость. В итоге, работа не только подчеркнула возможности современных аналитических методов, но и обозначила важность учета биологических ограничений при оценке экологического воздействия PFAS, открывая новые перспективы для разработки более эффективных стратегий мониторинга и очистки окружающей среды.В современном мире проблема устойчивых загрязнителей становится всё более актуальной и требует комплексного подхода для её эффективного решения. Айч особо отметил, что для работы с такими сложными загрязнениями необходим формат сотрудничества, который объединяет знания из биологии, экологического анализа и химической инженерии. Только благодаря междисциплинарному подходу возможно всесторонне оценить масштабы проблемы и разработать эффективные методы борьбы с ней.Особое внимание уделяется соединениям PFAS, которые считаются одними из самых труднорешаемых загрязнителей. Эти вещества практически не разлагаются в природных условиях, обладают способностью мигрировать на значительные расстояния вместе с грунтовыми и поверхностными водами, а также накапливаться в живых организмах, создавая угрозу для экосистем и здоровья человека. Современные методы очистки таких загрязнителей часто связаны с высокими энергетическими и финансовыми затратами, что ограничивает их широкое применение.В связи с этим поиск биологических решений приобретает всё большую значимость и рассматривается как перспективное направление в борьбе с PFAS. Биотехнологические методы, основанные на использовании микроорганизмов и ферментов, способны предложить более экологичные и экономически выгодные способы очистки, хотя на сегодняшний день они находятся на начальных этапах развития. В будущем развитие и интеграция таких инновационных подходов может значительно повысить эффективность борьбы с устойчивыми загрязнителями и способствовать сохранению природных ресурсов.Исследовательская группа намерена продолжить углубленное изучение, сосредоточив усилия на разработке инженерных методов модификации микроорганизмов для повышения их эффективности в борьбе с загрязнителями. Особое внимание будет уделено поиску инновационных подходов, которые позволят стабилизировать процесс захвата PFAS или запустить их постепенное разрушение, что имеет важное значение для экологической безопасности и очистки окружающей среды. Данный проект реализуется при финансовой и организационной поддержке Layman Award и Nebraska Collaboration Initiative, что подчеркивает его значимость и перспективность. Ведущими авторами исследования выступают аспиранты Марк Катол и Аника Азме, которые внесли значительный вклад как в проведение экспериментов, так и в аналитическую обработку полученных данных. Их работа открывает новые горизонты в биотехнологических методах очистки и доступна в полном объеме в открытом доступе на платформе Королевского химического общества, что обеспечивает широкий доступ научного сообщества к результатам. В дальнейшем команда планирует расширять спектр исследований, интегрируя новые биоинженерные технологии и сотрудничая с международными партнерами для создания эффективных решений по борьбе с устойчивыми загрязнителями.Источник и фото - nia.eco
