Группа технических экологов из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружила специфические бактериальные виды, способные уничтожать определённые типы «вечных химикатов», сделав ещё один шаг к разработке низкозатратных способов очистки заражённых источников питьевой воды.
Микроорганизмы принадлежат к роду Acetobacterium, и они повсеместно присутствуют в сточных водах по всему миру.
Вечные химикаты, также известные под названием пер- и полифторалкильные вещества или PFAS, носят такое название, поскольку обладают неизменно сильными химическими связями углерод-фтор, что делает их устойчивыми к среде.
Микроорганизмы, обнаруженные учёными из КУР и их коллегами, могут расщеплять эти упрямые связи углерод-фтор, сообщили они в журнале Science Advances в среду, 17 июля.
«Это — первая из открытых бактерий, способных осуществлять восстановительное дефторирование структур PFAS», — говорит Юдзе Мэнь, ответственный автор исследования и адъюнкт-профессор при Технологическом колледже Борна факультета химических и природоохранных технологий КУР.
Они предупредили, что бактерии эффективны только в отношении ненасыщенных соединений PFAS, имеющих в своей химической структуре двойные связи углерод-углерод.
Однако важно, что учёные также идентифицировали в этих бактериях специфические ферменты, необходимые для расщепления связи углерод-фтор. Это открытие даёт биотехнологам возможность улучшить эти ферменты таким образом, чтобы они стали эффективными в отношении других соединений PFAS. (Ферментами называются белки, которые выступают в роли катализаторов биохимических реакций).
«Если мы способны понять механизм, то возможно мы сможем найти подобные ферменты, основываясь на идентифицированных молекулярных характеристиках, и отсеять наиболее эффективные из них», — говорит Мэнь. — Кроме того, если мы сможем разработать некий новый фермент или видоизменить известный фермент на основе понимания механизма, мы должны быть в состоянии сделать его более эффективным и заставить его работать с более широким диапазоном молекул PFAS».
В прошлом году Мэнь опубликовала работу, где были идентифицированы другие микроорганизмы, расщепляющие в хлорированных соединениях PFAS связь углерод-хлор, запуская значительное спонтанное дефторирование и разрушая эту группу загрязнителей. Самое последнее открытие существенно увеличивает количество соединений PFAS, которые можно разрушить биологическим способом. Использование бактерий для очистки грунтовых вод низкозатратно потому, что микроорганизмы разрушают загрязняющие вещества прежде чем вода достигает колодцев. Процесс представляет собой введение в грунтовые воды определённых видов микроорганизмов, а также питательных веществ, чтобы увеличить их количество.
Поскольку соединения PFAS связаны с раком и другими болезнями человека, Агентство охраны окружающей среды США (EPA) в начале этого года установило ограничение на содержание в водопроводной воде определённых видов вечных химикатов на уровне всего лишь четыре части на триллион, подстегнув поставщиков воды к поиску решений по очистке от PFAS.
Соединения PFAS стали широко применяться в тысячах продуктов потребления в 1940-х годах благодаря устойчивости к теплу, воде и липидам. Примерами продуктов, содержащих PFAS, служат пена для огнетушителей, жиронепроницаемая обёрточная бумага и упаковка вроде пакетов для приготовления попкорна в микроволновке, коробок для пиццы и фантиков от конфет; кроме того, сюда также входят водоотталкивающие и жиронепроницаемые материалы, используемые в производстве ковров, драпировки, одежды и прочих тканей, сообщает EPA.
Статья называется «Системы бифуркации электронов и выведения фтора у видов Acetobacterium, участвующие в дефторировании перфторалкильных ненасыщенных карбоксильных кислот». Ведущий автор – Яочунь Ю. Он был студентом-практикантом и постдоком в КУР, прежде чем присоединиться к Швейцарскому федеральному институту водных наук и технологий в 2022 году.
Помимо Ю и Мэнь, соавторами исследования были Фэндзюнь Су, Вейян Джао, Калвин Тома, Шунь Че, Джек Э. Ричман, Босэнь Дзинь, Ивэнь Джу, Юэ Синь и Лоренс Уэкетт.
Автор — Дэвид Данелски.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Калифорнийским университетом в Риверсайде.
Вам также может быть интересно: