SME
Utorok, 7. júl, 2020 | Meniny má OliverKrížovkyKrížovky

„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

Minúta po minúte: Kollára budú odvolávať, návrh podal on sám

Sme rodina avizuje, že v prípade odvolania Kollára odíde z vlády.

Predseda Národnej rady Boris Kollár.
Stĺpček šéfredaktorky Beaty Balogovej

Kollárovi prešlo všetko, nechápe prečo by nemal aj plagiát

Koná ako najhoršia politická sorta.

Beata Balogová, šefredaktorka denníka SME
PÍŠE PATRIK MÁJOVSKÝ

Manipulátor, plagiátor a kardiológ

Kollár si odkopíroval aj reči o rodine a srdci.

Predseda Národnej rady SR Boris Kollár počas brífingu ohľadom svojej diplomovej práce.

Koronavírus: Ochorením Covid-19 údajne trpí aj Bolsonaro (minúta po minúte)

V pondelok otestovali na Slovensku 873 vzoriek, dve s pozitívnym výsledkom.

Brazílsky prezident Jair Bolsonaro od začiatku ochorenie Covid-19 zľahčoval.
Cynická obluda

Krajčího dvojitá galiba

Fanatizmus a proputinovská užitočná idiocia sú ako sopel a kašeľ - takmer vždy sa u nositeľa vyskytujú zároveň.

Neprehliadnite tiež

Vedci identifikovali drobného predka dinosaurov

Objavy naznačujú, že veľkým dinosaurom predchádzali menšie živočíchy.

Fosília Ida. Stará 47 miliónov rokov, veľká 53 centimetrov, zrejme v deviatom či desiatom mesiaci života.
Podcast Pravidelná dávka

Do biológie ukryli štyri bilióny dolárov

Bioinžinierstvo a syntetická biológia sú o ekonomickom prínose.

Podcast Klik

Klik: Čo by ste nikdy nemali napísať na Facebook

Ako sa ochrániť na sociálnych sieťach.

Podcast Klik

Vedci našli baktérie odolné voči antibiotikám aj chlóru v mestskej kanalizácii

K najhoršiemu by došlo, ak by sa voda z kanalizácie dostala do povrchovej vody.

Inzercia - Tlačové správy

  1. Skvelý program pre deti? Pomôže výzva Gesto pre rodičov
  2. Ázii dali košom. Tieto bicykle sa celé vyrábajú na Slovensku
  3. Poznáte zaujímavosti Malty? Tieto lákajú turistov najviac
  4. Lokálne nákupy vo VIVO! Markete
  5. Za päť rokov chce mať päť reštaurácií
  6. Zmenia sa Vysoké Tatry na lunapark?
  7. Kedysi ovocie chutilo inak. Rozmanitosť sa zachovala na dedinách
  8. Ťažšie sa vám dýcha? Možno máte vlhký dom
  9. 15 miest v Grécku, na ktoré sú domáci najpyšnejší
  10. Novým prezidentom FSOK sa stal Miroslav Kot
  1. Discover even more with the Spectacular Slovakia bundle offer
  2. Najviac slovenských dodávateľov vlastnej značky má COOP Jednota
  3. Ázii dali košom. Tieto bicykle sa celé vyrábajú na Slovensku
  4. Nechceli ich pustiť na pozemok
  5. Užite si sedem dobrých rokov s hypotékou
  6. Skvelý program pre deti? Pomôže výzva Gesto pre rodičov
  7. V Poprade pribudnú byty, Barbora už rastie
  8. Poznáte zaujímavosti Malty? Tieto lákajú turistov najviac
  9. Terasa upratovala s Kositom. Čistili Borovicový háj i Pľuvátko
  10. Štart sezóny F1 je za dverami
  1. Ázii dali košom. Tieto bicykle sa celé vyrábajú na Slovensku 29 019
  2. Kedysi ovocie chutilo inak. Rozmanitosť sa zachovala na dedinách 26 816
  3. Za päť rokov chce mať päť reštaurácií 21 256
  4. Zmenia sa Vysoké Tatry na lunapark? 16 724
  5. Ťažšie sa vám dýcha? Možno máte vlhký dom 15 180
  6. 15 miest v Grécku, na ktoré sú domáci najpyšnejší 13 288
  7. Poznáte zaujímavosti Malty? Tieto lákajú turistov najviac 11 681
  8. Tieto chyby sú pri zateplení fasády najčastejšie – vyhnite sa im 10 984
  9. Magazín denníka SME: Leto v Čechách a na Morave 10 660
  10. Leto na Slovensku: Mimoriadny 48-stranový magazín týždenníkov MY 9 825