Det har været kendt i årtier, at visse organismer, der primært findes dybt i jorden og under vandmasser, kan nedbryde de giftige stoffer, der er skabt af mange industrier. Disse forureningsknusende mikrober er blevet brugt til at behandle ting som grundvandskontaminering og Deepwater Horizon-oliespild i en proces, der kaldes bioremediation. Men metoden har ikke nøjagtigt taget fart - det er vanskeligt at reproducere nok af disse organismer til behandlinger og yderligere undersøgelser, og forskere har ikke helt forstået, hvordan organismerne rent faktisk demonterer disse komplekse kemikalier.
Relateret indhold
- Hawk fundet i Vancouver "vinder" mest forurenet fugl i verdensprisen
Forskere ved University of Manchester har imidlertid netop opdaget, at disse mikroskopiske organismer bruger det almindelige vitamin B12 til at nedbryde giftige biprodukter, og fundet kunne snart føre til kraftige nye oprydningsteknikker. Deres undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Nature, forklarer, hvordan de brugte røntgenkrystallografi, en proces, der måler fraktionen af røntgenstråler til at skabe detaljerede 3D-billeder af atomstrukturer, for at se, hvordan processen fungerer i organismerne for første gang.
Ved hjælp af røntgenkrystallografi har forskere vist, at visse typer bakterier indtaster giftige organohalider gennem en tynd vandresistent spalte (grøn) og indeholder den i en lomme (lilla) indeholdende vitamin B12, som adskiller halogenatomer og således reducerer eller neutraliserende toksicitet. (Videnskab) (Videnskab) Organohalogenider (opkaldt efter deres kovalent bundne halogenatomer) er grimme biprodukter ved fremstilling af ting som non-stick stegepander, tørrensende opløsningsmidler og industrielle affedtningsmidler. Vulkaner og lynnedslag udsender dem også i små mængder. Nogle jordboende, toksinelskende organismer “indånder” organohalogenidmolekylerne i, adskiller nogle af eller alle halogenmolekylerne i processen, på samme måde som mennesker inhalerer ilt og uddriver kuldioxid. Ifølge en nylig artikel i Science lader disse organismer de halogenholdige toksiner ind gennem en tynd, vandafvisende åbning og holde dem i en lomme, der indeholder en bestemt type vitamin B12, sammen med enzymer, der katalyserer den halogenreducerende proces. Vitamin B12 er nøglen til processen, da det indeholder et reaktivt koboltatom, der bryder kulstof- og halogenbindingen. Selv når processen ikke fjerner alle toksiner, øger den stadig molekylets opløselighed, hvilket tillader det hurtigere at sprede og nedbryde. Holdet hævder også at have overvundet udfordringen med at producere organismerne i stor mængde ved genetisk at modificere andre hurtigere voksende organismer for at producere de vigtigste forureningsbusterende enzymer.
David Leys, en af papirets forfattere, har arbejdet på at forstå denne afgiftningsproces i 15 år. Organismerne, kaldet samlet reduktive dehalogenaser, siger han, findes ofte på halocarbonforureningssteder, såsom vandmasser i nærheden af fabrikker, der producerer industrikemikalier. Leys tilføjer, at nogle af disse organismer indeholder mere end 35 forskellige halogenreducerende enzymer, hvilket betyder, at der er masser af muligheder for at forbedre processen med giftige oprydninger, men meget mere at studere også.
”Vi kunne begynde at forsøge at forudsige, hvilke forbindelser en bestemt bakterie / enzym [kombination] kan bruge fra genomsekvensen, ” siger Leys. Han siger også, at den viden, der er opnået fra forskningen, vil give forskere mulighed for at konstruere organismerne og deres kemiske processer til at målrette mod specifikke menneskeskabte toksiner.
Bortset fra forbedret giftig oprydning, skal gennembrudet føre til bedre påvisning af organohalogenider i fødevareforsyningen og miljøet. Bakteriens halogen-søgende systemer kunne forbindes med et system, der producerer et fluorescerende grønt protein, hvilket skaber en synlig markør i nærværelse af toksinerne. Alternativt kan elektroder anvendes til at overvåge de aktive enzymer for specifikke signaler, som organismerne udsender i nærvær af organohalider.
Det er uklart, hvordan eller hvornår denne nye viden drastisk vil ændre oprydningsprocessen for kemiske forurenende stoffer, da der endnu er meget, der skal gøres. Men at vide nøjagtigt, hvordan processen fungerer, bør anspore til fremskridt.
