Ученые обнаружили способность плесневых грибов снижать промышленное загрязнение
Ученые Казанского научного центра РАН совместно с коллегами из Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН впервые продемонстрировали способность плесневых грибов рода Aspergillus участвовать в биодеградации трибутилфосфата. Авторы выявили штамм микроскопического гриба, способный расти в присутствии этого высокотоксичного промышленного соединения и, вероятно, биологически разрушать его до менее опасных продуктов.
Трибутилфосфат (ТБФ) широко применяется в горнодобывающей промышленности, ядерной энергетике и химическом производстве. Он используется для извлечения металлов, переработки ядерного топлива, а также входит в состав пластификаторов и гидравлических жидкостей. ТБФ относится к высокотоксичным органофосфорным соединениям: он способен накапливаться в живых организмах и даже в малых концентрациях вызывать гибель водных беспозвоночных. Поэтому разработка безопасных методов его утилизации — важная задача современной науки.
До сих пор биодеградация ТБФ была зафиксирована только в присутствии бактерий, но ученые предполагали, что грибы тоже способны метаболизировать это вещество. ТБФ представляет собой эфир фосфорной кислоты, биодеградация которого представляет собой ферментативную деэтерификацию до спирта бутанола и неорганического фосфата. Но не в любой живой клетке присутствуют ферментные системы, способные гидролизовать трехзамещенные фосфаты — соединения, весьма редкие в природе. Именно этим определяется токсичность данного вещества.
В ходе экспериментов были изучены два штамма гриба Aspergillus niger (черная плесень), ранее адаптированные к экстремально токсичным формам фосфора. Было установлено, что оба штамма способны расти в присутствии ТБФ, однако их реакция на загрязнитель существенно различается. Штамм A. niger F-4816D проявил повышенную устойчивость. В условиях, когда иного источника фосфора не было, его рост не подавлялся, а в некоторых случаях даже активизировался. Это указывает на возможность использования грибом опасного соединения как ресурса для жизнедеятельности. Второй штамм, A. niger F-4815D, оказался чувствительным к загрязнителю — его рост замедлялся, нарушалось спорообразование.
Авторы считают, такие различия подтверждают, что устойчивость к органофосфорным ксенобиотикам может быть результатом адаптации и направленного отбора микроорганизмов. ТБФ в своем составе содержит фосфор — ценнейший биогенный элемент, необходимый всем без исключения формам жизни. Поэтому задача грибов состоит в том, чтобы переработать даже токсичную форму фосфора. По мнению авторов, биодеградация трибутилфосфата штаммом A. niger F-4816D, вероятно, происходит за счет работы фосфоэстераз — ферментов, расщепляющих эфирные связи с образованием менее опасных продуктов, таких как бутанол и неорганические фосфаты.
Полученные результаты открывают перспективы создания экологически безопасных технологий очистки сточных вод и загрязненных почв.