Микробы в суперфанд-зоне Бруклина демонстрируют методы борьбы с промышленным загрязнением
Исследовательская группа под руководством доцента Инженерной школы Тандон Нью-Йоркского университета Элизабет Энофф с помощью продвинутого анализа последовательностей ДНК обнаружила, что микроорганизмы в сильно загрязнённом канале Гованус в Бруклине развили обширный набор генов для борьбы с загрязнением.
Результаты опубликованы в Journal of Applied Microbiology 15 апреля 2025 года.
Команда идентифицировала 455 видов микроорганизмов, использующих 64 различных биохимических пути для разложения загрязнителей и 1171 ген для переработки тяжёлых металлов. Это указывает на потенциал более дешёвого, устойчивого и менее разрушительного метода очистки загрязнённых водных путей по сравнению с часто используемым сейчас выемкой грунта (дреджингом).
Исследователи также обнаружили 2300 новых генетических последовательностей, которые могут позволить микробам производить потенциально ценные биохимические соединения для медицины, промышленности или экологических приложений.
"Мы нашли что-то вроде собственного руководства природы по очистке от токсинов, но с важным предупреждением", — сказала Энофф.
Для эффективного донесения этих "историй" Энофф и коллеги создали иммерсивную инсталляцию CHANNEL в BioBAT Art Space в Бруклине, объединяющую скульптуру, графику, звук и проекции с более чем 300 галлонами местных осадка и воды из канала Гованус.
"Я считаю художественные исследования ключевым компонентом не только иллюстрации, но и формирования нашего научного поиска", — отметила Энофф.
Команда обнаружила в микробах канала гены устойчивости к восьми различным классам антибиотиков. Некоторые из них происходят из бактерий человеческого кишечника, попадающих в канал во время переполнения комбинированной канализации. Другие гены устойчивости найдены у местных водных видов.
"Долгосрочное сосуществование микробных сообществ из сточных вод и естественной среды канала, как ожидается, повышает скорость горизонтального переноса широкого спектра генетических элементов, что заслуживает нашего внимания для мониторинга общественного здоровья", — сказал соавтор исследования Сергиос-Орестис Колокотронис.
Несмотря на эти опасения, исследование также выявило потенциальные преимущества. Хотя естественные процессы разложения загрязнителей микробами канала слишком медленны для практической очистки, понимание их генетических адаптаций может помочь учёным разработать более быстрые методы.
Некоторые классы загрязнителей, такие как тяжёлые металлы, также являются ценными материалами для промышленности, и методы биоремедиации можно адаптировать для восстановления ресурсов с целью повторного использования, а не просто удаления.
Для своих открытий команда собрала образцы с 14 локаций вдоль канала длиной 1,8 мили, включая как поверхностные отложения, так и глубинные керны, достигающие 11,5 футов ниже дна канала. Они обнаружили микробов, способных разлагать многие исторические загрязнители, включая нефтепродукты, ПХБ и промышленные растворители.
Эти находки появляются на фоне продолжающейся операции Агентства по охране окружающей среды (EPA) по дреджингу и изоляции загрязнения в канале стоимостью $1,5 млрд.
Текущее исследование основывается на предыдущей работе по изучению микробиома канала Гованус за последнее десятилетие. ДНК была секвенирована в лаборатории соавтора Кристофера Мейсона в рамках проекта Pathomap, позже расширенного до проекта MetaSUB (метагеномика метро и городских биомов).
"Выносливые микроорганизмы канала Гованус обладают уникальным генетическим каталогом выживания, который предоставляет дорожную карту для адаптации и направленной эволюции, применимую на загрязнённых территориях по всему миру", — сказал Мейсон.