Det har vært kjent i flere tiår at visse organismer, som hovedsakelig finnes dypt i bakken og under vannmasser, kan bryte de giftige stoffene som er skapt av mange bransjer. Disse forurensningssnakkende mikrobene er blitt brukt til å behandle ting som grunnvannsforurensning og Deepwater Horizon-oljesøl, i en prosess kjent som bioremediation. Men metoden har ikke nøyaktig tatt av - det har vært vanskelig å reprodusere nok av disse organismene til behandlinger og videre studier, og forskere har ikke helt forstått hvordan organismene faktisk demonterer disse komplekse kjemikaliene.
Relatert innhold
- Hawk funnet i Vancouver “vinner” mest forurenset fugl i verdensprisen
Forskere ved University of Manchester har imidlertid nettopp oppdaget at disse mikroskopiske organismer bruker det vanlige vitamin B12 for å bryte ned giftige biprodukter, og funnet kan snart føre til kraftige nye opprydningsteknikker. Studien deres, som nylig ble publisert i tidsskriftet Nature, forklarer hvordan de brukte røntgenkrystallografi, en prosess som måler brudd på røntgenstråler for å lage detaljerte 3D-bilder av atomstrukturer, for å være vitne til hvordan prosessen fungerer i organismer for første gang.
Ved å bruke røntgenkrystallografi har forskere vist at visse typer bakterier tar inn giftige organohalogenider gjennom en tynn vannavstøtende spalte (grønn) og inneholder den i en lomme (lilla) som inneholder vitamin B12, som skiller halogenatomer, og dermed reduserer eller nøytraliserende toksisitet. (Vitenskap) (vitenskap) Organohalogenider (oppkalt etter sine kovalent bundne halogenatomer) er ekle biprodukter fra produksjonen av ting som stekepanner uten stokk, tørrrensende løsemidler og industrielle avfettingsmidler. Vulkaner og lynnedslag avgir dem i små mengder også. Noen bakkeboliger, toksinelskende organismer "puster" organohalogenidmolekylene i, separerer noen eller alle halogenmolekylene i prosessen, på samme måte som mennesker inhalerer oksygen og driver ut karbondioksid. I følge en fersk artikkel i Science, slipper disse organismer de halogenholdige giftstoffene inn gjennom en tynn, vannavstøtende åpning, og holder dem i en lomme som inneholder en spesifikk type vitamin B12, sammen med enzymer som katalyserer halogenreduserende prosess. Vitamin B12 er nøkkelen til prosessen, da det inneholder et reaktivt koboltatom som bryter karbon- og halogenbindingen. Selv når prosessen ikke fjerner alle giftstoffene, øker den fremdeles molekylets løselighet, slik at det raskere kan spres og brytes ned. Teamet hevder også å ha overvunnet utfordringen med å produsere organismer i stor mengde ved å genetisk modifisere andre, raskere voksende organismer for å produsere de viktigste forurensnings-busting enzymer.
David Leys, en av forfatterens forfattere, har jobbet med å forstå denne avgiftningsprosessen i 15 år. Organismene, samlet kalt reduktive dehalogenaser, sier han, finnes ofte på halokarbonforurensningssteder, for eksempel vannmasser i nærheten av fabrikker som produserer industrielle kjemikalier. Leys legger til at noen av disse organismer inneholder mer enn 35 forskjellige halogenreduserende enzymer, noe som betyr at det er god mulighet til å forbedre prosessen med giftige opprydninger, men mye mer å studere også.
"Vi kunne begynne å prøve å forutsi hvilke forbindelser en bestemt bakterie / enzym [kombinasjon] kan bruke fra genomsekvensen, " sier Leys. Han sier også at kunnskapen fra forskningen vil tillate forskere å konstruere organismer og deres kjemiske prosesser for å målrette spesifikke menneskeskapte giftstoffer.
Bortsett fra forbedret giftig opprydding, bør gjennombruddet føre til bedre påvisning av organohalogenider i matforsyningen og miljøet. Bakterienes halogen-søkende systemer kan kobles til et system som produserer et lysstoffrønt grønt protein, og skaper en synlig markør i nærvær av giftstoffene. Alternativt kan elektroder brukes til å overvåke de aktive enzymer for spesifikke signaler organismer avgir i nærvær av organohalogenider.
Det er uklart nøyaktig hvordan eller når denne nye kunnskapen drastisk vil endre opprydningsprosessen for kjemiske miljøgifter, da det ennå er mye arbeid som skal gjøres. Men å vite nøyaktig hvordan prosessen fungerer, bør stimulere til fremskritt.
