Текстильная промышленность — один из крупнейших источников загрязнения воды на планете. При производстве тканей ежегодно образуется около 70 миллиардов тонн воды, содержащих синтетические красители. Около 80% этих стоков возвращается в окружающую среду без очистки.
🔸Красители снижают прозрачность воды, мешают фотосинтезу микроводорослей, нарушают пищевые цепи, отравляют экосистемы и вызывают болезни у человека и животных. Некоторые из них, например, Конго красный, до сих пор используемый в ряде стран, признаны канцерогенами.
Но как можно снизить токсичное воздействие предприятий и очистить сточные воды? Ответ кроется в биоремедиации — использовании микроорганизмов, способных разрушать загрязнители.
Один из их главных инструментов — ферменты лакказы. Они окисляют самые разные соединения: от промышленных красителей и антибиотиков до микотоксинов и даже компонентов пластика.
⭐️Летом 2024 года по гранту Фонда БИОМ научный сотрудник Института фундаментальных проблем биологии РАН Абдуллатыпов Азат Владимирович в районе мыса Анастасии искал новые галофильные микроорганизмы (устойчивые к высокой солёности) и способные вырабатывать лакказы.
Пробы отбирались из наиболее перспективных субстратов: зеленоватых луж птичьих базаров, разлагающихся остатков растений и беспозвоночных, помёта морских птиц, воды и донных грунтов.
Разнообразнее и экстремальнее детриты — выше шанс формирования популяций микроорганизмов с различными наборами внеклеточных ферментов.
Образцы высевались на среды с токсичными красителями: малахитовым зелёным, Конго красным и проционовым красным, а также на стандартные тест-субстраты для лакказ (гваякол и ABTS). Из всех образцов как потенциальные продуценты лакказ были отобраны те колонии, которые образовывали светлые зоны на средах с красителями или тёмные зоны на среде с гваяколом.
С помощью MALDI-TOF масс-спектрометрии, проведённой совместно с учёными Института биохимии и физиологии микроорганизмов в Пущино, были определены личности (систематическое положение) 19 штаммов бактерий. Семнадцать из них отнесены к четырём родам: Halomonas, Psychrobacter, Sphingomonas и Staphylococcus.
📌Ближайшим родственником выделенного стафилококка оказался непатогенный вид Staphylococcus equorum, встречающийся на коже здоровых лошадей и в пищевых продуктах — сырах и сосисках. Для двух организмов не удалось определить систематическое положение даже до рода.
Главная особенность найденных микроорганизмов — высокая устойчивость к соли и способность сохранять ферментативную активность в экстремальных условиях. Тринадцать штаммов росли на средах с концентрацией соли 105 г/л, а ещё 6 — на средах с 210 г/л (втрое и вшестеро выше, чем средняя солёность Мирового океана). Это особенно важно, ведь во многих технологических процессах окрашивания концентрация соли достигает 100 г/л и более.
🧬Следующий этап — секвенирование 16S рРНК для точного определения систематического положения штаммов и проверка их способности разрушать красители в жидкой среде.
📌Для наиболее интересных образцов будет выполнено полногеномное секвенирование, чтобы определить гены ферментов, участвующих в разрушении красителей. А после идентификации этих генов, их можно будет перенести в бактерии-«биофабрики» (например, в E. coli), которые смогут производить лакказы в промышленных масштабах для очистки сточных вод без необходимости выращивания исходных микроорганизмов.