Konserwanty, detergenty, pestycydy, metale ciężkie i inne ksenobiotyki (substancje nie występujące w środowisku naturalnym) – zanieczyszczenie naszej planety rośnie w zastraszającym tempie. Jak sobie z tym radzić?
Najczęściej ksenobiotyki usuwa się metodami drastycznymi, niszczącymi strukturę gleby (m.in. przez spopielanie, wymywanie zanieczyszczeń, przesiewanie). Można to jednak robić lepiej i taniej - wykorzystując naturalne szlaki metaboliczne organizmów żywych, czyli - posługując się niektórymi gatunkami roślin, grzybów i bakterii.
Dnia 24 marca 1989 roku ponad 3800 kilometrów południowego wybrzeża Alaski zamarło. W rejonie Zatoki Księcia Williama, tankowiec Exxon Valdez uległ kolizji (nieudolnie wymijając ławice kry lodowej) i uwolnił do morza olbrzymią plamę ropy naftowej (prawie 50 mln litrów). Oznaczało to śmierć żyjących tam ryb, ptaków, fok, uchatek, morsów i wielorybów. Oczyszczanie kosztowało koncern Exxon200 mln dolarów – mimo to, dziesięć lat później odkryto, że większość ropy nadal znajdowało się na brzegach Alaski.
Co więcej, nie była to jedyna tego typu historia (np. katastrofa tankowca Erika w 1999 roku, czy tankowca Prestige w 2002 roku, wyciek mazutu z cystern wykolejonego pociągu w Swarzędzu k. Poznania w 2007 roku).
Człowiekowi wystarczyło zaledwie kilka godzin, by spowodować tak wielkie zniszczenia w przyrodzie. Ile czasu potrzebuje przyroda, aby naprawić szkody wyrządzone jej przez ludzi – wciąż nie wiadomo. Warto jednak przyjrzeć się, jakie mechanizmy wykorzystywane są przez mikroorganizmy i czego możemy się od nich nauczyć.
Sposób na plamę – bioremediacja
Degradacja zanieczyszczeń organicznych (takich jak ropa naftowa) przez mikroorganizmy (bioremediacja) możliwa jest dzięki wykorzystywaniu przez nie tych zanieczyszczeń jako źródło węgla i elektronów, uczestniczących w pozyskiwaniu energii do wzrostu czy reprodukcji – odbywa się to na drodze oddychania beztlenowego, fermentacji czy redukcyjnej dehalogenacji (eliminacji atomów np. fluoru, chloru, bromu czy jodu z cząsteczki związku chemicznego). Oczywiście, należy zapewnić im odpowiednie warunki, gdyż wielkie znaczenie mają tu takie czynniki jak kwasowość (pH), wilgotność, temperatura czy dostępność pierwiastków biogennych (azotu i fosforu) Często pomocne okazują się w tej metodzie także środki powierzchniowo czynne (detergenty), których cząsteczki obniżają napięcie powierzchniowe i międzyfazowe cieczy oraz emulgują zanieczyszczenia, poprawiając tym samym dostępność oraz transport związków do komórek mikroorganizmów. Detergenty mogą być produkowane przez wykorzystywane w bioremediacji zmodyfikowane genetycznie bakterie i grzyby (np. emulsan, surfaktyna) lub otrzymane syntetycznie (np. SDS czy Triton X-100).
W zależności od rodzaju użytych mikroorganizmów, wyróżnia się trzy typy bioremediacji, w tym – naturalną degradację zanieczyszczeń (atenuacja). Pozostałe to biostymulacja (wykorzystana przy oczyszczaniu wybrzeży Alaski po katastrofie Exxon Valdez
), przyspieszająca biodegradację przez zwiększenie aktywności mikroorganizmów autochtonicznych (pochodzących z zanieczyszczonego środowiska) oraz bioaugmentacja. Ta ostatnia – polegająca na wprowadzeniu do zanieczyszczonego środowiska namnożonych autochtonicznych mikroorganizmów o selektywnie wzmocnionych cechach (np. powinowactwie do określonych związków) - sprawdza się najlepiej.