باکتریی کوچک در برابر آلودگیهای محیطزیست
توانایی جذب بخشی مواد شیمیایی پایدار توسط باکتری؛ کشفی که میتواند مسیر تازهای برای پاکسازی آلودگیها باز کند
یک باکتری فتوسنتزکننده توانایی غیرمنتظرهای در جذب ترکیبات پایدار (PFAS) از خود نشان داده است؛ کشفی که میتواند نخستین گام در مسیر پاکسازی زیستی این آلایندههای سمی باشد. پژوهشگران اکنون در حال بررسی رویکردهای ژنتیکی و زیستفناوری ترکیبی هستند تا این توان بالقوه اولیه را تقویت کنند.
مواد پر و پلی فلوئور و آلکیل (PFAS) مواد شیمیایی مصنوعی و بسیار پایدار هستند که به دلیل مقاومت در برابر آب، روغن و حرارت در بسیاری از محصولات صنعتی و مصرفی استفاده میشوند (مانند پوشش ظروف تفلون، ظروف یکبارمصرف ضدروغن و ضدآب مانند جعبه پیتزا، فومهای آتشنشانی (AFFF)، محصولات آرایشی و بهداشتی، محصولات آرایشی و بهداشتی و…) و به “مواد شیمیایی ابدی” معروفاند.
دانشمندان دریافتند یک باکتری فتوسنتزکننده رایج به نام رودوسودوموناس پالوستریس Rhodopseudomonas palustris میتواند با اسید پرفلوئورواکتانوئیک (PFOA) یکی از مقاومترین اعضای خانواده (PFAS)—برهمکنش داشته باشد.
این پژوهش که در نشریه Environmental Science: Advances منتشر شده، نشان میدهد این باکتری (PFOA) را به درون غشای سلولی خود میکشد؛ رفتاری که در طول زمان تغییر میکند.
این کشف نگاهی اولیه به این امکان میدهد که چگونه میتوان در آینده، میکروارگانیسمهای طبیعی را هدایت یا مهندسی کرد تا به کاهش آلودگی (PFAS)کمک کنند؛ اقدامی که میتواند در حفاظت از کیفیت منابع آب و سلامت عمومی نقش داشته باشد.
آزمایشهای اولیه؛ امیدها و محدودیتها
در آزمایشهای کنترلشدهٔ آزمایشگاهی، پژوهشگران مشاهده کردند که R. palustris طی ۲۰ روز حدود ۴۴ درصد از (PFOA) موجود در محیط اطراف خود را جذب میکند. بااینحال، بخش قابلتوجهی از این ماده شیمیایی در ادامه دوباره به محیط بازمیگردد؛ احتمالاً به این دلیل که سلولهای باکتریایی دچار تخریب شدهاند. این نتیجه همزمان نشاندهندهٔ ظرفیت بالقوه و چالشهای استفاده از میکروارگانیسمهای زنده برای مهار یا تغییر ترکیبات (PFAS) است.
راجیب ساها، استاد دانشیار ریچارد ال. و کارول اس. مکنیل، میگوید:
«اگرچه R. palustris نتوانست این ترکیب شیمیایی رابه طور کامل تجزیه کند، یافتههای ما از وجود یک سازوکار مرحلهای حکایت دارد که در آن باکتری ممکن است در گام نخست، (PFOA) را در غشای خود به دام بیندازد. این موضوع پایهای فراهم میکند برای بررسی مداخلات آینده در حوزهٔ ژنتیک یا زیستشناسی سامانهای که بتواند نگهداشت این مواد یا حتی زیستدگرگونی بیوترنسفورماسیونBiotransformation)) آنها را ممکن کند.»
بیوترسفورماسیون فرآیندی است که در آن یک ماده (معمولاً آلاینده) توسط موجودات زندهای مانند باکتریها، قارچها یا آنزیمهای آنها به ترکیبی با سمیت کمتر یا قابل تجزیهتر تبدیل میشود.
همکاری علمی برای دقت بیشتر
آزمایشگاه آیچ با فراهمکردن ابزارهای تخصصی برای شناسایی (PFAS)، امکان ردیابی دقیق تغییرات سطح (PFOA) را فراهم کرد. همزمان، گروه ساها آزمایشهای زیستی را انجام داد و واکنش باکتری به غلظتهای مختلف (PFAS) را بررسی کرد.
نیروپام آیچ، استاد دانشیار ریچارد ال. مکنیل، میگوید:
«چنین همکاریهایی دقیقاً همان چیزی است که برای مقابله با چالشهای پیچیده زیستمحیطی نیاز داریم. با کنار هم قرار دادن میکروبیولوژی، مهندسی شیمی و علوم تحلیلی محیطزیست، به درک جامعتری از راهکارهای زیستی برای مهار آلودگی (PFAS) دست پیدا میکنیم.»
بهسوی راهکارهای میکروبی مقیاسپذیر
ترکیبات (PFAS) به دلیل ماندگاری بسیار بالا در خاک و آب، به یک معضل جهانی تبدیل شدهاند. روشهای فعلی پاکسازی اغلب پرهزینه و انرژیبر هستند. راهبردهای میکروبی میتوانند مسیری انعطافپذیرتر و کمهزینهتر ارائه دهند، هرچند توسعهٔ علمی گستردهای هنوز موردنیاز است.
نتایج این پژوهش گامی در همین مسیر به شمار میرود و گروه تحقیقاتی هماکنون در حال برنامهریزی برای مطالعات تکمیلی با تمرکز بر مهندسی میکروبی و زیستفناوری سنتتیک بهمنظور بهبود توان تجزیه یا مهار این ترکیبات هستند.
