У проривному дослідженні міжнародна команда вчених виявила мікроорганізми, здатні розкладати так звані «вічні хімікати» — токсичні речовини, відомі як ПФАС (пер- та поліфторалкільні сполуки), що накопичуються в довкіллі та в організмах живих істот, зберігаючись століттями без змін. Ці бактерії мають потенціал змінити підходи до очищення ґрунтів, підземних вод і навіть промислових відходів, де звичні методи виявляються безсилими.
Що таке ПФАС?
ПФАС — це група з понад 12 000 синтетичних сполук, які широко застосовуються у виробництві антипригарних покриттів, водовідштовхувальних тканин, пакування для харчових продуктів, вогнестійких пінистих засобів та іншої промислової продукції.
Через надзвичайно міцні хімічні зв’язки між атомами фтору та вуглецю, ПФАС надзвичайно стійкі до природного розкладу, за що й отримали назву «вічні хімікати». Вони накопичуються в організмі людини та тварин і можуть спричиняти проблеми зі щитоподібною залозою, порушення гормонального фону, безпліддя, рак і ослаблення імунної системи.
Відкриття бактерій-деструкторів
Дослідження, опубліковане у журналі Nature Communications, очолюване вченими з Університету Каліфорнії, продемонструвало здатність певних штамів бактерій, зокрема роду Acidimicrobiia та Dehalococcoides, руйнувати вуглець-фторні зв’язки — основу молекулярної стабільності ПФАС.
У лабораторних умовах дослідники створили анаеробне середовище (тобто без доступу кисню), в якому бактерії поступово руйнували молекули перфтороктанової кислоти (PFOA) — однієї з найвідоміших і найстійкіших ПФАС-сполук. Протягом кількох тижнів було зафіксовано значне зниження концентрації сполуки та утворення менш токсичних побічних продуктів.
Як це працює?
Механізм дії бактерій поки що досліджується, але вчені припускають, що ключову роль відіграють особливі ферменти — редуктази, які можуть «атакувати» міцні зв’язки вуглець-фтор. Ці ферменти можуть бути результатом мільйонів років еволюції, коли бактерії пристосовувалися до екстремальних умов у природі. Унікальність цього процесу полягає в тому, що більшість ПФАС є практично нерозкладними природним шляхом. Тепер же є шанс використати біотехнології для очищення забруднених територій.
Практичне застосування
Хоча експерименти поки що були проведені в лабораторії, наступним етапом стане впровадження технології в реальні екосистеми. Це може бути як біофільтрація ґрунтових вод у зонах навколо аеропортів і військових баз, де історично використовувалися піни для гасіння пожеж, так і очищення виробничих відходів. У перспективі, штучне вирощування або генетична модифікація таких бактерій може прискорити процеси ремедіації й зробити їх більш масштабованими.
Загрози та етичні виклики
Попри обнадійливі результати, вчені застерігають від надмірного оптимізму. Вивільнення бактерій у природне середовище вимагає ретельної оцінки екологічних ризиків, а також контролю над можливим генетичним «втручанням» у природні мікробні екосистеми.
Заключення
Відкриття бактерій, що здатні знищувати «вічні хімікати», є потужним проривом на шляху до вирішення однієї з найбільш гострих екологічних проблем сучасності. Біоремедіація, заснована на природних механізмах, може стати екологічно чистою та економічно вигідною альтернативою хімічному або термічному знешкодженню ПФАС. Цей прорив демонструє, як саме природа, за підтримки науки, здатна допомогти нам усунути наслідки нашої ж техногенної діяльності.