Использование инженерии для помощи микробам в уничтожении загрязнителей в почве и грунтовых водах
Ученые используют подход "биоаугментации" — передачу новым микробам генов, которые активируют уже существующие в почве микроорганизмы для разрушения токсинов, таких как нефтяные разливы.
Суть метода:
- Процесс называется бактериальной конъюгацией — прямая передача генетического материала (плазмидной ДНК) от донорской клетки к нативной.
- Внедренные микробы-доноры могут погибнуть после передачи генов, которые начинают работать у местных микроорганизмов.
- После разрушения загрязнителя плазмида исчезает, и микробное сообщество возвращается в исходное состояние без долгосрочных экологических последствий.
Исследование:
- Работу ведет Клаудия Гунш из Университета Дьюка при гранте NSF CAREER (~$400 000 за 5 лет).
- В лабораторной модели используется бактерия Pseudomonas putida в качестве вектора для переноса генов (инженерный штамм со свечением для отслеживания).
- Тестирование проходит в воде, почве, осадке и лабораторной почвенной колонке, имитирующей грунтовые воды.
Ключевые факторы успеха:
- Генетическое родство донорских и реципиентных клеток: чем ближе родство, тем вероятнее успешный перенос и функционирование генов.
- Уровень органического углерода (пищи и питательных веществ) в среде: чем его больше, тем лучше.
Текущий статус и перспективы:
- Широкое коммерческое применение — в будущем.
- Следующий этап — разработка теста для анализа образцов с загрязненных участков, чтобы определить оптимальный донорский штамм для конкретных условий.
Образовательный компонент:
В рамках гранта команда работает со школами Дарема, вовлекая учеников средних классов (в основном из числа афроамериканцев и латиноамериканцев) в науку через практические занятия: выделение ДНК из клеток щеки, игру в "экологических детективов" и изучение основ экологической инженерии.