Bakterie oddychające trucizną mogą stać się dobrodziejstwem przemysłu i środowiska

Głęboko w błotach leżących nad brzegiem odległego, słonego jeziora w pobliżu parku narodowego Yosemite National Park żyją kolonie bakterii o niezwykłych właściwościach: żeby przetrwać – pobierają ze środowiska toksyczne metale ciężkie. Naukowcy z Uniwersytetu Georgii odnaleźli je podczas niedawno przeprowadzonej ekspedycji terenowej w okolice jeziora Mono Lake w Kalifornii. Przeprowadzone przez nich eksperymenty nad tymi niezwykłymi organizmami pokazują, że pewnego dnia mogą one stać się użytecznym narzędziem dla przemysłu i ochrony środowiska.

Bakterie te wykorzystują pierwiastki (które są szczególnie znane ze swojego trującego wpływu na organizm człowieka, takie jak antymon i arsen) zamiast tlenu. Taka zdolność pozwala im przetrwać głęboko w błocie gorącego źródła w tym wyjątkowym wysoko alkalicznym, słonym akwenie.

„Tak jak ludzie oddychają tlenem, tak te bakterie, by przeżyć, oddychają trującymi pierwiastkami,” mówi Chris Abin, doktorant mikrobiologii, autor artykułu opisującego wyniki badania opublikowanego niedawno w czasopiśmie Environmental Science & Technology. „Bakterie te szczególnie łatwo wykorzystują w tym celu arsen, ale potrafią wiązać także inne pierwiastki. Uważamy także, że człowiek mógłby wykorzystać tę naturalną zdolność bakterii do wytwarzania użytecznych produktów z różnych materiałów.”

Za przykład może posłużyć antymon, który naturalnie występuje w postaci rudy metalu koloru srebrzystoszarego i jest szeroko stosowany w wielu gałęziach przemysłu do wyrobu tworzyw sztucznych, wulkanizowanego kauczuku, środków zmniejszających palność oraz wielu podzespołów elektronicznych takich jak ogniwa słoneczne i diody. Antymon przed użyciem go do produkcji musi zostać przekształcony w trójtlenek antymonu. Jak się okazuje, nowoodkryta bakteria jest w stanie wytworzyć dwa rodzaje bardzo czystego krystalicznego trójtlenku antymonu doskonale nadającego się do przemysłu.

Tradycyjne metody chemiczne stosowane do konwersji rudy antymonu w trójtlenek antymonu mogą być drogie, czasochłonne i często skutkują tworzeniem szkodliwych produktów ubocznych. Natomiast bakterie odkryte przez naukowców z Uniwersytetu Georgii są w stanie tworzyć trójtlenek antymonu w sposób naturalny – jako efekt procesów oddechowych. W ten sposób tworzą użyteczny produkt przemysłowy, bez tworzenia szkodliwych produktów ubocznych lub wymagających ogromnej ilości specjalistycznego wyposażenia.

„Kryształy trójtlenku antymonu produkowane przez odkryte przez nas bakterie są znacznie lepsze od tych, które są obecnie produkowane metodami chemicznymi,” powiedział James Hollibaugh, główny badacz biorący udział w projekcie. „Udało nam się porównać stworzone przez bakterie kryształy z kryształami dostępnymi komercyjnie (zawierającymi tylko 1% zanieczyszczeń) i doszliśmy do wniosku, że te wytworzone przez bakterie są co najmniej takiej samej lub nawet lepszej jakości”.

Hollibaugh i Abin uważają, że w celach przemysłowych możliwe byłoby utrzymanie kultur bakterii w dużych zbiornikach, dostarczanie im tlenku antymonu i otrzymywanie w ten sposób stworzonych naturalnie kryształów trójtlenku antymonu. Po zebraniu kryształów producenci musieliby tylko „karmić” bakterie większą ilością antymonu, aby proces wciąż był głównie samowystarczalny.

Przydatność tych bakterii nie jest ograniczona tylko do rafinacji antymonu. Bakterie to posiadają także wiele różnych enzymów, które umożliwiają im używanie wiele innych niebezpiecznych pierwiastków, które gromadzą się w ściekach kopalń lub rafinerii i stanowią poważne zagrożenie dla ludzi lub zwierząt. Na przykład są one w stanie zmniejszyć stężenie takich zanieczyszczeń jak selen i tellur.

Wyniki wstępnych badań sugerują, że bakterie mogą zostać wykorzystane w celu usuwania tych zanieczyszczeń ze ścieków i przez to przysłużyć się do ochrony okolicznych ekosystemów.

„Bakterie mogą zostać użyte na dwa sposoby,” mówi Hollibaugh. „Bakterie mogą być po prostu wykorzystane do oczyszczania wody, ale można by je także wykorzystać w celu odzyskiwania i recyklingu cennych pierwiastków znajdujących się w wodzie.”

W ten sposób, mówi Hollibaugh, woda pozostaje czysta a przemysł nie traci cennych, strategicznych zasobów.

Zarówno Abin jak Hollibaugh ostrzegają, że przed wdrożeniem każdej z wymienionych wyżej biotechnologii należy wykonać dalsze badania. Uniwersytet Georgii wystąpił z wnioskiem o opatentowanie tych unikalnych procesów, jak i samej bakterii. W chwili obecnej przeprowadzają także badania nad skutecznością bakterii w różnych środowiskach i warunkach, aby dowiedzieć się jak bakterie reagują, gdy zostaną wystawione na działanie różnych metali jednocześnie.

„Uniwersytet Georgii obecnie aktywnie poszukuje partnerów zainteresowanych licencjonowaniem tej technologii, a także współpracą z profesorem Hoollibaughem w pracy nad rozwijaniem dalszych, dodatkowych zastosowań przemysłowych tego wynalazku,” mówi Gennaro Hama, menedżer do spraw licencjonowania technologii uniwersytetu. „Wierzymy, że ta technologia stanowi realne rozwiązanie wielu problemów związanych z zanieczyszczeniem środowiska, ale jest także bardzo przydatna dla przemysłu wytwarzającego ważne produkty, takie jak trójtlenek antymonu, selen i tellur.”

Autor tłumaczenia: Bartłomiej Taurogiński

Źródło: http://news.uga.edu/releases/article/poison-breathing-bacteria-may-be-boon-to-industry-environment/