Гены бактерий помогают отслеживать влияние человека на океаны

Экспрессия генов морских бактерий может служить ценным сенсором для обнаружения изменений в окружающей среде, вызванных человеком. Кроме того, бактерии помогают очищать наши океаны, и, возможно, в будущем их можно будет использовать для очистки питьевой воды от вредных токсинов. Это показано в новой диссертации по морской микробной экологии Кристофера Осбека из Университета Линнея.

Морские бактерии чрезвычайно многочисленны и присутствуют во всех морских экосистемах, где они, как разлагатели органического материала, играют критическую роль в регулировании потока энергии и циклов питательных веществ. Например, они являются ключевыми участниками в циклах азота и фосфора и производят витамины, необходимые водорослям и другим морским организмам.

Бактерии быстро реагируют на изменения окружающей среды в океанах — от нескольких часов до пары дней. В своей диссертации Кристофер Осбек и его коллеги изучали, как бактерии реагируют на:

• Закисление океана
• Органическое загрязнение
• Растворённый органический углерод

С помощью секвенирования ДНК в Балтийском море они исследовали, как бактерии регулируют свои гены, чтобы адаптировать метаболизм к изменениям среды.

"В долгосрочной перспективе мы, возможно, сможем использовать экспрессию или наличие бактериальных генов для мониторинга окружающей среды в Балтийском море и других местах. Основная идея — взять образец воды в районе и проанализировать содержание ДНК. Почти как анализ крови человека для получения информации о различных заболеваниях. Можно иметь фиксированную станцию отбора проб, такую как наша Linnaeus Microbial Observatory (LMO), где регулярно собираются образцы и анализируются результаты. Таким образом можно увидеть изменения с течением времени", — объясняет Кристофер Осбек.

Уже известно, что бактерии реагируют на различные типы экотоксинов, например нефть, которую они могут использовать в качестве источника пищи. Однако впервые было изучено, как бактерии реагируют генетически на ПФАС (пер- и полифторалкильные вещества). ПФАС — это группа из более чем 4700 химических веществ, отталкивающих воду и грязь, которые используются, например, для поверхностной обработки многих продуктов: противопожарной пены, пропитанных тканей, обуви, упаковки для пищевых продуктов, косметики, электроники и т.д.

"В наших экспериментах мы наблюдали сильную генетическую реакцию, когда бактерии подвергались воздействию ПФАС. Мне очень интересно продолжить исследования того, как бактерии можно использовать для разложения новых и вредных токсинов окружающей среды, таких как ПФАС и хлорированные парафины. Думаю, лучший способ — начать тестирование в меньшем масштабе в лаборатории, а затем постепенно наращивать активность. На очистных сооружениях уже используются резервуары, где бактерии помогают разлагать и концентрировать растворённый органический материал, содержащийся в сточных водах. Подобный подход мог бы стать первым возможным шагом", — заключает Осбек.