Ученые Курчатовского геномного центра выделили геном бактерии, способной очищать почву от любых загрязнений нефтепродуктами. В перспективе исследователи планируют создать на основе штамма бактерии препарат для борьбы с последствиями аварий на нефтяных месторождениях.
Ученый-генетик Александр Яненко поделился с ФАН подробностями открытия чудо-бактерии и рассказал, как в северных условиях сделать более экологичными добычу и транспортировку углеводородного сырья.
Нефть на закуску
Только за прошлый год учеными Курчатовского геномного центра была изучена тысяча геномов микроорганизмов, которые или уже используются в промышленности, или имеют высокий потенциал для применения. В рамках этих исследований в начале этого года было закончено изучение уникального генома психрофильной бактерии, которой так по вкусу оказалась нефть. По словам директора НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика, доктора биологических наук, профессора Александра Яненко, для ученых это стало настоящим открытием.
«Проведено исследование микроорганизмов, способных разрушать углеводороды нефти при низких температурах. Психрофил любит холод и хорошо воздействует на нефть в таких условиях. Его геном был впервые получен и исследован в наших лабораториях. Для нас это стало настоящим открытием», - утверждает профессор.
В процессе изучения микроорганизмов выяснилось, что они могут приносить пользу, перерабатывая вредные вещества, в том числе и нефтяные загрязнения. Ученым удалось выявить ряд бактерий, которые в качестве пищи использовали углеводородное сырье. Российские исследователи смогли обнаружить такие микроорганизмы практически за Полярным кругом - во время одной из экспедиций на север Архангельской области. Но из-за климатических особенностей региона эти бактерии не могли эффективно бороться с нефтяными загрязнениями.
«В северных широтах, где у нас основные нефтяные поля, из-за холода бактерии не успевают перерабатывать остатки углеводородных загрязнений. В теории, попав на такое загрязнение, микроорганизмы должны увеличиться, поглощая ее, но из-за холодного лета этот процесс не активизируется», - объяснил собеседник агентства.
Ученые решили подробнее изучить геном психрофильной бактерии, заставляющей ее питаться нефтью. Для этого северные микроорганизмы пришлось поместить в привычные им условия - холодильники. Были созданы специальные установки, где поддерживалась постоянная температура +5 градусов. В этой среде пробирки с бактериями подвергались внешним воздействиям. Это было похоже на действия бармена, когда он смешивает коктейли, рассказывает профессор Яненко. Итог всех исследований - новые штаммы, которые, как оказалось, готовы были пожирать нефть практически при любой погоде.
«В ходе такого исследования было получено несколько штаммов, которые, как нам казалось, обладают высокой скоростью разрушения и воздействия на углеводороды при температурном оптимуме в районе +10 градусов. Мы возили эту биомассу на Север, вносили в почву и видели, что процесс разрушения нефтяного заражения активируется», - утверждает генетик.
По словам ученого, за проявление того или иного уникального свойства бактерии отвечает целый набор генов, которые «рассыпаны» по всему геному. Полученная с его помощью информация дает возможность не только понять природу необычных свойств изучаемых микроорганизмов, но и направленно усилить их за счет генно-инженерных технологий.
Преимущества нового штамма
Благодаря этим исследованиям полученная из новых штаммов биомасса поглощала нефть буквально на глазах, рассказывает профессор. Часть углеводородов она разлагала до углекислого газа, а другие перерабатывала в метаболиты, которые уже не являются токсичными и не представляют опасности для окружающей среды. Еще одним преимуществом нового штамма является то, что он подходит для борьбы с различными нефтяными загрязнениями. Он активно поглощает и алканы, и ароматические углеводороды, асфальтены, поэтому его можно использовать для очистки почвы от загрязнений как легкой, так и тяжелой нефтью.
«Для северных регионов целесообразнее вносить на загрязненный участок уже изученные микроорганизмы, зная их свойства и собрав в биомассу. Так будет сразу активирован процесс очистки и начнется процесс разрушения углеводородных веществ», - уверен директор научного института.
Открытие нового штамма стало возможным благодаря тому, что в 2019 году Курчатовский институт совместно с НИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов выиграли конкурс на создание геномного центра. И именно в Курчатовском геномном центре ученые получили возможность заниматься полной и детальной расшифровкой ДНК бактерий, необходимой для получения новых штаммов. Сейчас ученые геномного центра поставили перед собой задачу в год исследовать геномы порядка двух тысяч микроорганизмов. По их мнению, это позволит получить новые штаммы, которые станут платформой для биоинженерного конструирования новых перспективных для российской промышленности технологий.