SME
Streda, 25. november, 2020 | Meniny má KatarínaKrížovkyKrížovky

„Vydýchajú" za nás baktérie jedovaté kovové odpady?

Americko-európsky tím preskúmal, ako bežná pôdna baktéria štiepi kovovú látku, aby z nej uvoľnila kyslík, ktorý potrebuje na dýchanie. Jej geneticky upravená verzia by mohla „vdychovať" toxické odpady a „vydychovať" ich ako netoxické zlúčeniny.

Bunky baktérie Shewanella oneidensis kmeňa MR-1 na povrchu hematitu, minerálu obsahujúceho oxid železitý.Bunky baktérie Shewanella oneidensis kmeňa MR-1 na povrchu hematitu, minerálu obsahujúceho oxid železitý. (Zdroj: Pacific Northwest National Laboratory)

Americko-európsky tím preskúmal, ako bežná pôdna baktéria štiepi kovovú látku, aby z nej uvoľnila kyslík, ktorý potrebuje na dýchanie. Jej geneticky upravená verzia by mohla „vdychovať" toxické odpady a „vydychovať" ich ako netoxické zlúčeniny.

Ide o pomerne známu a genetikmi intenzívne skúmanú baktériu Shewanella oneidensis. Patrí do skupiny mikróbov, ktoré v rámci látkovej výmeny dokážu využiť aj štiepenie zlúčenín kovov.

Vedci na čele s Brianom Lowerom z Ohijskej štátnej univerzity v Columbuse (USA), ktorý mal v tíme okrem amerických aj kolegov z Rakúska, Švajčiarska a Švédska, teraz vysledovali unikátnou kombináciou mikroskopových pozorovaní, ako to vlastne táto baktéria robí.

Skryť Vypnúť reklamu

Výsledky uverejnili minulý týždeň - predbežne online - v časopise Applied and Environmental Microbiology.

Získali prvé dôkazy, že Shewanella oneidensis presúva špecifické bielkoviny z vnútra svojej bunky do vonkajšej membrány. Účel: ich priamy kontakt s kovom.

(Shewanella oneidensis je tak ako všetky baktérie jednobunkový organizmus; baktérie však často vytvárajú kolónie, ktoré sa správajú s vysokou mierou koordinovanosti.)

Tieto bielkoviny sa viažu s oxidmi kovu, ktoré baktéria využíva v podstate rovnakým spôsobom ako my kyslík pri dýchaní. Baktérie totiž v prírodných podmienkach nie vždy majú priamy prístup k voľnému kyslíku a tak musia použiť náhradné riešenie a vyrobiť si ho.

„Tento druh dýchania fascinuje z evolučného hľadiska, nás ale zaujíma aj to, ako by sme baktérie mohli využiť na odstránenie nepríjemných zlúčenín, obsahujúcich napríklad urán, technécium a chróm," povedal Brian Lower.

Skryť Vypnúť reklamu

Technécium a chróm sú vedľajšie produkty výroby plutónia, základného materiálu atómových zbraní. Na viacerých miestach sveta došlo počas výroby týchto zbraní v 60. a 70. rokoch minulého storočia ku znečisteniu rozsiahlych plôch. Tento problém typu "tikajúcej bomby" stále čaká na riešenie.

Podobné odpady totiž predstavujú veľké riziko - sú rozpustné vo vode a tak cez podzemnú vodu môžu preniknúť do komunálnych vodných zdrojov. Baktérie však pri svojej látkovej výmene prirodzene viažu predmetné kovy do podoby vo vode nerozpustných zlúčenín.

Čiže ide o to, aby vedci do všetkých podrobností poznali látkovú výmenu baktérií a jej genetický základ. Ten by sa potom už vyskúšanými prostriedkami genetického inžinierstva azda dal posilniť (zmnožením kópií génov, ktorých prepisom sa predmetné bielkoviny produkujú) tak, aby baktérie viazali toxické kovy do neškodnej formy.

Skryť Vypnúť reklamu

Brian Lower s kolegami pre použili atómový silový mikroskop, aby zistili, ako Shewanella oneidensis „pracuje" s minerálom železa hematitom. Tento prístroj meria nepatrné atómové sily medzi hrotom ihlovej sondy a povrchom materiálu. Možno ním skúmať objekty v mierke menej ako jedného nanometra (miliardtina metra).

Bunky Shewanelly oneidensis sú veľmi malé, ako to už pri baktériách býva. Na plochu bodky za vetou (pri bežnej veľkosti písma) by sa ich vošlo niekoľko sto tisíc. No voči špičke sondy atómového silového mikroskopu sú stále niekoľkotisíckrát väčšie.

Vďaka tomu vedci mohli sondou na povrchu bakteriálnych buniek zachytiť jednotlivé molekuly bielkovín - tie, ktoré boli v priamom kontakte s kovovými látkami. Pomocou špecifických protilátok umiestnených na špičke sondy potvrdili pracovnú hypotézu, že Shewanella oneidensis „dýcha" kov pomocou bielkoviny OmcA.

Skryť Vypnúť reklamu

Kombinácia atómového silového mikroskopu so svetelným mikroskopom odhalila prítomnosť OmcA práve na stykoch bakteriálnej bunky s hematitom. Baktérie dokonca túto bielkovinu vylučovali v želatínovom slize. Naznačuje to, že Shewanella oneidensis získava energiu v podobe kyslíka z väčšej plochy, než akú dokáže pokryť vlastným „telom".

bakterie_kovy2.jpg

Červená farba ukazuje, kde baktéria Shewanella oneidensis využíva bielkovinu OmcA na „dýchanie" hematitu. Ovál približne vyznačuje polohu baktérie. OmcA sa zreteľne vyskytuje pozdĺž jej okrajov vo vonkajšej membráne a okolo samotnej baktérie v slize, ktorý vylúčila.

Foto: Brian Lower, Ohio State University

Tím Briana Lowera chce túto metodiku v najbližšej budúcnosti overiť na iných mikróboch a pri samotnej Shewanelle oneidensis zistiť, či presúva OmcA na povrch bunky aj pri styku so zlúčeninami, ktoré obsahujú urán a technécium.

Skryť Vypnúť reklamu

Baktérie ako Shewanella oneidensis sa vyskytujú a množia aj v pôdach zamorených toxickými kovmi, napríklad pri továrni na výrobu atómových zbraní v Hanforde (štát Washington, USA).

„Ak by ste dokázali posilniť schopnosť tejto baktérie redukovať urán tým, že by mala k dispozícii väčšie množstvo takých kľúčovo dôležitých bielkovín, mohol by to byť jeden zo spôsobov, ako napokon podobne kontaminované lokality vyčistiť," povedal Brian Lower.

Hlavné zdroje: Applied and Environmental Microbiology online z 13. marca 2009; Komuniké Ohio State University zo 16. marca 2009.

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Testovanie na nový koronavírus.
KOMENTÁR PETRA SCHUTZA

Na vakcínu sa musíme pripraviť, armáda nás nevytrhne

Predvedené chaosy varujú pred ilúziami a optimizmom.

Peter Schutz
Dobré ráno

Dobré ráno: Odíde Sulík kvôli Matovičovi z koalície?

Čo sa deje vo vládnej koalícii.

Martina Dubovská sa zúčastnila na dvoch zimných olympiádach.

Neprehliadnite tiež

Podcast Zoom

Zoom: Koronavírus zmutoval, je nebezpečnejší?

Podcastový prehľad noviniek z vedy.

Charles Darwin. Portrét z roku 1868.
Podcast Zoom špeciál

Zoom: Sú výsledky, ktorých správnosť nevieme overiť

Rozhovor s fyzikmi Máriom Zimanom a Danielom Nagajom.

Čína vyslala na Mesiac sondu, má priniesť vzorky z jeho povrchu

Vzorky z prirodzenej družice Zeme prinesie sonda po vyše 40 rokoch.

Štart čínskej sondy Čchang-e 5.

Inzercia - Tlačové správy

  1. Imunitnú bombu do tela dostanete vďaka Vitaglucanu
  2. Budíte sa počas spánku? Toto sú hlavné príčiny
  3. Rozbiehať biznis v čase korony? Ide to
  4. Študuj na univerzite s viac ako 60 ročnou tracíciou!
  5. Máš dosť teórie a poučiek? Študuj, cestuj, pracuj a ži!
  6. Ako vybrať AKU reťazovú pílu
  7. Táto pomôcka zlepší život všetkým imobilným ľuďom
  8. Na VŠEMvs získaš kvalitné štúdium v moderných priestoroch
  9. OFFICE ROKA 2020 poukáže na transformáciu pracovného prostredia
  10. Slovenská firma reformuje tradičné multimiliardové odvetvie
  1. OFFICE ROKA 2020 poukáže na transformáciu pracovného prostredia
  2. V mlieku už nie sme sebestační. Čo sa musí zmeniť?
  3. Slovenská firma reformuje tradičné multimiliardové odvetvie
  4. Hubert – keď život chutí už 195 rokov
  5. Ako vybrať AKU reťazovú pílu
  6. Mercedes-Benz opäť nadizajnoval budúcnosť
  7. Budúcnosť M&A v Európe
  8. Zdravá pečeň zlepšuje metabolizmus aj celkové zdravie
  9. Právo: Kto sú najväčší právnici a kde všade zostanú súdy
  10. Toto si zapamätajte! Takto určite nakúpite bezpečne
  1. Budíte sa počas spánku? Toto sú hlavné príčiny 28 610
  2. Bezpečná dovolenka v exotike: Maldivy sú prešpikované zážitkami 12 136
  3. Kaufland na Slovensku testoval novinku, ktorú zavádza v Európe 10 602
  4. Novodobý slovenský Baťa. Zamestnancom stavia domy 8 926
  5. Slovenská firma reformuje tradičné multimiliardové odvetvie 8 783
  6. Spájame Slovensko - 4 nové expresné autobusové linky 8 556
  7. Príbehy vyhorených, tandem okolo Bödöra a nová trať v Bratislave 8 513
  8. Viete, aká je skutočná cena smartfónu? Číslo vás prekvapí 8 460
  9. Čo ovplyvňuje chuť kačacieho mäsa? Tieto dve veci 8 263
  10. Oslávte nový rok v teple: Cestujte na Zanzibar úplne bezpečne 8 249