Международная группа исследователей под руководством биолога Юлии Курт из Университета Мюнстера обнаружила ранее неизвестный путь нейтрализации хлорметана — токсичного газа, который не только опасен для человека, но и участвует в разрушении озонового слоя. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Хлорметан (CH3Cl) образуется при сжигании угля, древесины и другой биомассы. В химической промышленности это промежуточный продукт производства силиконов и каучуков, но при соблюдении правил технологической безопасности его утечка в окружающую среду маловероятна. Кроме того, его выделяют природные источники — растения, водоросли и грибы. Ученые давно знали, что некоторые аэробные бактерии способны разлагать это соединение в присутствии кислорода. Однако механизм его переработки в бескислородной среде оставался неизвестен.
Разгадку помогла найти бактерия Acetobacterium dehalogenans, обитающая, в частности, в сточном иле. Исследователи выявили у нее уникальную ферментную систему, которая превращает хлорметан в нетоксичные вещества. В ходе процесса от молекулы отделяется ион хлора, а оставшаяся метильная группа используется бактерией как источник энергии и углерода.
Молекулярный тоннель, которого никто не ожидал
Особый интерес ученых вызвало строение нового ферментного комплекса. Исследование показало, что молекулы хлорметана перемещаются к активному центру фермента через своеобразную молекулярную туннельную систему. Такой способ доставки субстрата ранее не описывался.
Авторы также установили, что гены, отвечающие за работу этого механизма, встречаются не только у A. dehalogenans. Их аналоги обнаружены у других бактерий, обитающих в морских донных отложениях и даже в желудочно-кишечном тракте животных и человека. Это может означать, что новый путь разложения хлорметана широко распространен в природе.
По мнению исследователей, открытие представляет интерес сразу для нескольких областей науки — от климатических исследований до биотехнологий и экологической очистки загрязненных территорий.
О круговороте хлорметана
Хлорметан (хлористый метил) считается самым распространенным природным галогенорганическим соединением в атмосфере Земли. Большая часть его выбросов связана с естественными источниками.
По оценкам атмосферных химиков, природные выбросы хлорметана составляют миллионы тонн ежегодно и заметно влияют на баланс хлора в атмосфере.
Ранее ученые считали, что основную роль в удалении хлорметана из окружающей среды играют процессы в кислородной среде. Новое исследование показывает, что бескислородные экосистемы могут быть не менее важным «фильтром» для этого газа.
Недавно мы рассказали, почему большинство бактерий имеет форму палочек.