Определённые бактерии, выделенные из почвы, могут нейтрализовать «вечные загрязнители» — вещества, которые, попадая в окружающую среду, не разлагаются и угрожают здоровью человека и планеты. Речь идёт о пер- и полифтороалкановых веществах (PFAS), присутствующих в самых разных продуктах — от косметики до упаковки пищевых продуктов, от кухонной утвари до моющих средств.
Исследовательская группа Католического университета в Пьяченце выделила около 20 видов бактерий из загрязнённой PFAS почвы в Венето, которые способны их разлагать, то есть использовать в качестве источника энергии (как единственный источник углерода).
Работа была скоординирована профессором Эдоардо Пульизи с факультета сельскохозяйственных, пищевых и экологических наук Католического университета. Она проводилась в сотрудничестве с группой профессора Джанкарло Ренеллы из Университета Падуи и была представлена на 35-й ежегодной конференции Европейского общества экологической токсикологии и химии (SETAC), состоявшейся в мае 2025 года в Вене.
Рост загрязнения почвы и грунтовых вод PFAS представляет собой серьёзную экологическую проблему из-за их стойкости, подвижности и вредного воздействия. Прочная химическая связь между углеродом и фтором в этих молекулах затрудняет биоразложение PFAS в окружающей среде, отсюда и термин «вечные химикаты».
PFAS — это обширное семейство химических соединений, которые производятся промышленным способом с 1940-х годов из-за их водоотталкивающих свойств. Эти характеристики привели к их широкому использованию в тканях, покрытиях, косметике и упаковке, но они также являются причиной их устойчивости, способности накапливаться в окружающей среде и клетках и токсического воздействия на человека. PFAS ассоциируются с риском развития различных заболеваний, таких как диабет и гормональные нарушения.
В районе исследования в провинции Виченца промышленное загрязнение, вероятно, вызванное местной фабрикой, привело к широкому распространению загрязнения водоносных горизонтов, почв, сельскохозяйственных культур и даже питьевой воды с концентрациями более 1000 нг/л.
Эксперты Католического университета хотели выделить и идентифицировать перспективные микроорганизмы, способные разлагать PFAS, взятые из загрязнённых участков. Для этого они проанализировали микробное разнообразие в почвах, содержащих PFAS, взятых в загрязнённых районах северной Италии, особенно в сильно загрязнённых местах в регионе Венето в провинциях Виченца и Падуя.
Эксперты объединили классические микробиологические методы выделения бактерий, представляющих интерес, с метабаркодированием — методом молекулярной биологии, основанным на секвенировании ДНК, собранной в образце окружающей среды, используемом для быстрой идентификации присутствующих видов, что даёт представление о потенциале биоремедиации PFAS.
Профессор Пульизи объясняет: «Мы получили эти бактерии, питающиеся PFAS, с помощью процесса, называемого «обогащением», который включает их выращивание в средах, где у них есть только PFAS для питания». Эксперт продолжает: «У нас уже есть полные геномы этих 20 штаммов, питающихся PFAS, и информация о скорости разложения для каждого из них».
В сотрудничестве с химической группой на нашем факультете мы измерили эффективность разложения PFAS, достигнув в некоторых случаях значений выше 30%, что очень высоко для этого класса соединений. Сейчас проводятся испытания на различных PFAS, за которыми последуют начальные лабораторные эксперименты для проверки их возможностей по восстановлению окружающей среды в более представительных условиях.
«Мы изучаем эти штаммы более подробно и анализируем их геномы: они классифицированы в родах, известных в области биоремедиации, таких как Micrococcus, Rhodanobacter, Pseudoxanthomonas и Achromobacter», — объясняет Пульизи.
«Эти бактерии легко культивируются в лаборатории, и обычно они не вредны для человека. Более того, возможно, что анализ генома может привести к открытию генов, участвующих в биодеградации, которые могут быть использованы в биотехнологии в будущем».
Это исследование даст новое представление о разложении PFAS и может способствовать разработке устойчивых стратегий биоремедиации для сред, загрязнённых этими веществами.
Предоставлено Католическим университетом Священного Сердца.