При разливе нефти жидкая нефть выбрасывается в окружающую среду, а черное клейкое вещество покрывает все, к чему она прикасается: почву, воду и дикую природу. В период 1970-2007 годов на всех континентах в результате инцидентов было разлито почти 6 062 712 тонн нефти.Расходы, связанные с каждой ликвидацией, зависят от комбинации трех факторов: место происшествия, тип разлитой нефти и количество разлитой нефти.
Реакция и стратегия ликвидации последствий также основаны на этих факторах. Стандартное реагирование на разливы нефти включает оборудование и методы очистки, состоящие из механической локализации (боновые заграждения, барьеры и скиммеры), химических и биологических методов (включая диспергаторы для разложения нефти), физических методов (например, принудительная промывка) и тактики устрашения для сохранения дикой природы на безопасном расстоянии.
Применение диспергаторов или механического восстановления для ликвидации разлива нефти в море, обходится в среднем в $7 350 за метрическую тонну нефти. Расходы на очистку береговой линии от разливов нефти в среднем составляют 147 000-294 000 долларов США за метрическую тонну из-за дополнительных повреждений береговой линии. Поскольку на место происшествия необходимо доставлять оборудование, обычно самолетом, удаленные разливы могут иногда создавать логистические проблемы.
Сейчас самым популярным методом восстановления в Соединенных Штатах является механическая изоляция, но она очищает только от 10 до 15 процентов разлива. Микробиологи предсказывают появление более экологичного метода: биоремедиация биологическими восстановительными средствами. Биоремедиация обрабатывает загрязняющие вещества (разлив нефти или загрязненные грунтовые воды) бактериями, которые разлагают загрязняющие вещества. Добавьте к этому биолюминесценцию и цветовое кодирование, и вы получите бактерии, которые еще и предупредят нас о разливах нефти и других загрязнителей окружающей среды, просачивающихся из труб или резервуаров в воду или почву.
Биолюминесценция - это видимый свет, излучаемый живым организмом, например, свечение светлячка или медузы.
Биоинженерные бактерии, используемые в качестве биологических лечебных средств, представляют собой одноклеточные организмы, которые не светятся естественным образом, но модифицируются учеными для этой цели. Каждая из измененных бактерий содержит репотерный белок и сенсор.
Давайте начнем с важности репортерного Белка. Биолюминесценция - это химическая реакция, вызванная процессом, катализируемым ферментами. Ферменты, которые производят свет, называются люциферином, а те, которые являются катализатором, называются люциферазой. Репортер отвечает за эту ферментативную активность, которая высвобождает энергию биолюминесценции и придает бактериям свой цвет. Однако вы не увидите сине-зеленого свечения этой бактерии в океане, ее репортерный белок виден под микроскопом или с помощью специального устройства для регистрации света.
Сенсор позволяет бактериям постоянно проверять наличие химических веществ, определяемых для них учеными-биотехнологами, которые занимаются биоинженерией организмов. Она также позволяет бактериям обнаруживать концентрацию и распределение загрязняющих веществ.
Биоремедиационные методы обработки дешевле и проще по сравнению с традиционными химикатами и оборудованием. В первоначальных исследованиях бактерии показали свою способность ликвидировать разливы нефти быстрее, чем традиционные методы, и уменьшить ущерб экосистемам в процессе их ликвидации.
Окружающая среда, богатая фосфором и азотом (водорастворимые удобрения, содержащиеся в природных элементах, таких как соевый лецитин и птичий помет), способствует процветанию бактерий. Они питаются токсичными отходами, оставляя двуокись углерода и воду в качестве единственных побочных продуктов их потребления. В таких условиях было обнаружено, что биоремедиационная обработка удаляет 87 процентов нефти в течение 18 дней. Когда заканчивается пища (в данном случае углеводороды), биоинженерные бактерии погибают.
Из-за неспособности хорошо размножаться в открытом пространстве и естественного цикла гибели, эти бактерии безопасны для высвобождения в естественной среде. Но постановления правительств часто затрудняют их использование, поскольку они подверглись генетическим изменениям. В настоящее время бактериальные агенты, используемые для проглатывания разливов нефти, как правило, имеют естественное происхождение.
ДРУГОЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ БАКТЕРИЙ
Эти бактерии могут помочь избежать болезней, передаваемых через пищу. Мясо и другие сырые продукты животного происхождения, которые неправильно обрабатываются или готовятся, подвергают нас риску заболевания, например из-за загрязнения бактерий сальмонеллы. Ученые создали штаммы сальмонеллы с биолюминесцентным геном, который позволяет бактериям видеть их в реальном времени по мере роста на продуктах. Этот вид визуализации приведет к прогрессу в практике безопасности пищи и продуктов.