Биологи обнаружили морских микробов, с помощью которых можно создать новые антибиотики и уничтожить пластик
За последние 20 лет количество извлеченных из океана микроорганизмов значительно увеличилось, однако расшифровать их геном и использовать эту информацию в биотехнологии и медицине было непросто. Результаты нового исследования показали, что обнаруженные организмы можно использовать для решения таких серьезных проблем, как нехватка противомикробных препаратов, пластиковое загрязнение, а также при разработке новых ферментов для редактирования генома.


Исследовательская группа из Китая, Дании и Великобритании проанализировала почти 43 200 геномов микроорганизмов (бактерии, археи) из морских образцов и выявила широкий спектр разнообразия, включающий 138 различных групп. Были также обнаружены три фермента, способные расщеплять обычный пластик, загрязняющий океаны и полиэтилентерефталат (ПЭТ) — еще одну серьезную проблему для окружающей среды и здоровья людей.
«Взаимодействие между морскими микробами и окружающей средой способствуют обитаемости Земли, поскольку океаны — крупнейшая и наиболее значимая экосистема на планете. Такие факторы, как соленость, перепады температур, доступность света и перепады давления, влияют на адаптацию и совместную эволюцию океанических микробов», — рассказал Томас Мок, профессор морской микробиологии в Школе наук об окружающей среде UEA.

Полученные данные охватывают различные морские среды по всему миру, простираясь от полюса до полюса и от поверхности до самых глубоких океанских впадин. Таким образом, новое исследование значительно расширило знания о морских микробиомах благодаря созданию новой общедоступной базы данных, включающей примерно 24 200 геномов на уровне видов.

Лабораторные эксперименты подтвердили выводы ученых и продемонстрировали их потенциальную пользу. Научная работа опубликована в журнале Nature.

«Наше исследование показывает, что крупномасштабное метагеномное секвенирование микробиомов океана помогает понять морское микробное разнообразие и то, как оно эволюционировало, а также найти новые подходы для использования этих знаний в биотехнологии и медицине», — объяснил Мок.

Напомним, что противомикробные препараты, включая антибиотики, используют для профилактики и лечения инфекций у людей, животных и растений. Однако, по данным Всемирной организации здравоохранения, растущая резистентность, вызванная чрезмерным использованием определенных лекарств, угрожает эффективной профилактике и лечению все большего спектра инфекций. По этой причине ученые ищут и разрабатывают новые препараты.

«В то время как предыдущие исследования позволили получить первоначальное представление о роли морских систем в поддержании биологического разнообразия, наша работа не только основывается на этих выводах, но и открывает новые возможности для устойчивого освоения и использования океанов. Это актуально, учитывая глобальные проблемы, с которыми сталкивается современное общество», — заключили авторы научной работы.
https://naked-science.ru/article/biology/biologi-obnaruzhili-morsk



Пермские ученые очистили сточные воды с помощью дрожжей


Сегодня разрабатываются различные методы очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов. Большое внимание уделяется возможностям микроорганизмов, биомасса которых обладает универсальными сорбционными свойствами. Особый интерес представляют дрожжи, способные связывать тяжелые металлы в малотоксичные соединения. Биотехнологи Пермского Политеха изучили процесс поглощения ионов цинка дрожжевыми клетками и показали возможность их использования для очистки воды. Исследование позволит создавать выгодные биосорбенты на их основе и тем самым утилизировать отходы микробиологической промышленности.

Статья с подробными результатами опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Цинк попадает в природные воды из-за разрушения и растворения горных пород и минералов, а также со сточными водами рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и других предприятий.

«Предельно допустимая концентрация цинка в водных объектах составляет 1 мг/дм3. В настоящее время существуют разные методы очистки воды от тяжелых металлов, но чаще всего необходима доочистка воды до предельно допустимой концентрации вещества. Дрожжи используют широкий спектр механизмов детоксикации, связывая металлы посредством биосорбции и биоаккумуляции в малотоксичные соединения», – рассказывает студентка кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Екатерина Сбитнева.

Ученые Пермского Политеха изучили возможности сухой биомассы кормовых дрожжей поглощать ионы цинка как из водных растворов, так и из питательной среды. Выявили ряд зависимостей, характеризующих особенности процесса сорбции.

Политехники определили, что основное количество цинка сорбируется из среды уже в первые 20 минут контакта сорбента с раствором. Причем, глубже процесс протекает при более высоком значении кислотности (рН). Степень извлечения цинка после трех часов инкубирования при рН 6,5 составила 55 процентов, а при рН 4,5 – 42 процента.

Степень поглощения металла заметно растет на каждый дополнительный грамм при увеличении массы навески на 5-10 процентов. Максимальная степень извлечения цинка 55 процента из раствора объемом 100 миллилитров соответствует четырем граммам сорбента.

«В ходе экспериментов мы установили, что сорбция ионов цинка из растворов сопровождается вымыванием катионов кальция и магния из состава биомассы дрожжей. Это свидетельствует о том, что процесс сорбции с помощью дрожжевых клеток основан на ионном обмене», – поясняет кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Лариса Пан.

Проведенные учеными Пермского Политеха исследования показали возможность использования биомассы кормовых дрожжей в качестве сорбентов для извлечения цинка из водных растворов.

https://naked-science.ru/article/column/stochnye-vody-s-pomoshhyu