SME
Nedeľa, 7. august, 2022 | Meniny má Štefánia

„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.

SkryťVypnúť 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.

SkryťVypnúť 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.

SkryťVypnúť 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.

SkryťVypnúť 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.

SkryťVypnúť 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.

SkryťVypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Roman Kříž je právnik a tvorca českého start-upu Bene Meat Technologies, v ktorom pestujú kultivované mäso. V roku 2016 založil Libertariánsky inštitút. V roku 2019 kandidoval za stranu Svobodní do Európskeho parlamentu.

V Českom start-upe pestujú hovädzinu.


2. aug
Rusko neútočí len na školy, v ktorých prespávajú ukrajinskí vojaci.

Správa mala byť ťažšie zneužiteľná ruskou propagandou.


26m
Jadrová elektráreň v Záporoží.

K úniku radiácie po útoku nedošlo.


4 h
Michal Dvořák, člen skupiny Lucie, manažér a producent projektov Vivaldiano a Alfons Mucha eMotion.

Prvé turné Lucie bola fatálna chyba.


1. aug

Neprehliadnite tiež

Podcast Klik.

Komentovaný prehľad technologických správ.


a 3 ďalší 6. aug
Vývoj syntetického embrya až do ôsmeho dňa (vpravo dole). Má zárodky orgánov - bijúce srdce i mozog.

Videli biť myšacie srdce.


5. aug

Nové správy zo sveta vedy.


a 2 ďalší 5. aug

Rozhovor s výskumným riaditeľom CEMEA.


a 2 ďalší 5. aug

Inzercia - Tlačové správy

  1. Kde vybavíte žiadosť o hypotéku bez návštevy pobočky?
  2. Kde u nás kúpite domácke potraviny
  3. Na Oravskej priehrade s Kalim aj Spievankovom. Vidíme sa naživo
  4. Pláže Dominikánskej republiky kraľujú medzi najlepšími na svete
  5. 100 ovocných druhov, ktoré u nás dokážeme pestovať
  6. Dráčik nepúta príbehom, ale perlami ducha
  7. Pozrite si, kedy hrá futbalové zápasy vaše mesto či dedina
  8. Miliónová autorka Táňa K. Vasilková: Po úspechu som netúžila
  1. Za vysokou spotrebou sa často skrýva zlá kondícia motora
  2. Ktoré regionálne projekty podporí Nadácia COOP Jednota?
  3. Pláže Dominikánskej republiky kraľujú medzi najlepšími na svete
  4. Kde u nás kúpite domácke potraviny
  5. Na Oravskej priehrade s Kalim aj Spievankovom. Vidíme sa naživo
  6. Tetovanie a piercing - aké zdravotné riziká môžu spôsobiť?
  7. Aké sú vízie slovenských vodičov a architektov?
  8. Toto sú vízie slovenských vodičov a architektov
  1. Pláže Dominikánskej republiky kraľujú medzi najlepšími na svete 8 987
  2. 100 ovocných druhov, ktoré u nás dokážeme pestovať 6 775
  3. Pozrite si, kedy hrá futbalové zápasy vaše mesto či dedina 6 193
  4. Miliónová autorka Táňa K. Vasilková: Po úspechu som netúžila 5 293
  5. Dráčik nepúta príbehom, ale perlami ducha 5 178
  6. Vypnite si reklamu na SME.sk a odomknite všetky články 3 984
  7. First moment: Maldivy, Maurícius či Mexiko na dosah jedným letom 2 699
  8. Dobrá správa pre pacientov s cukrovkou 2 487
SkryťZatvoriť reklamu