Varme-elskende bakterier fra en antarktisk vulkan kan hjælpe med at tackle olieforurening

En omfattende analyse af bakteriesamfund fra Deception Island, en aktiv vulkan i Antarktis, fremhæver potentialet for at bruge varmeelskende bakterier til at rense olieforurening, viser ny forskning ledet af KAUST-forskere.

Júnia Schultz kom for nylig til KAUST som postdoc i samarbejde med Alexandre Rosado. Hun har sat sig for at karakterisere mikrobiomet i ekstreme terrestriske miljøer i Saudi-Arabien, herunder vulkaner, ørkener og geotermiske steder. Disse ekstremofiler, bakterier, der vokser i verdens mest ekstreme miljøer, inklusive dem, der elsker varme (termofiler), rummer et enormt potentiale for et utal af bioteknologiske anvendelser.

"Ekstremofiler trives under et væld af fjendtlige forhold og har tilpasset sig til at forblive metabolisk aktive under udfordrende omstændigheder," siger Schultz. "De udviser alsidige, forskellige metaboliske og fysiologiske evner og syntetiserer ofte værdifulde bioprodukter."

Sådanne bioprodukter omfatter enzymer og bioaktive forbindelser, der kan bruges i industrier som landbrug, farmakologi og endda rumudforskning. Ekstremofiler kunne også give en sikker og effektiv metode til at rense olieforurening op.

"Visse bakterier spiser petroleum som en kilde til kulstof, næringsstoffer og energi," siger Schultz. "For at gøre dette udskiller de først overfladeaktive stoffer - stoffer, der bryder oliens overfladespænding - før de absorberer den emulgerede petroleum i deres celler, hvor den nedbrydes via enzymatisk aktivitet."

Til sin ph.d.-grad var Schultz nysgerrig efter at finde ud af, om sådanne bakterier findes i vulkanen Deception Island i Antarktis. Dette tidligere uberørte kontinent er nu sårbart over for forurening, herunder olieforurening, og videnskabsmænd håber at finde kilder til lokale bakteriesamfund med potentiale til at hjælpe med dekontaminering.

Schultz og kolleger isolerede 126 bakteriestammer fra prøver indsamlet på to geotermiske steder på Deception Island.

"Disse termofile kan give værdifulde og interessante bioprodukter, ikke kun til oliedekontaminering, men til mange anvendelser," siger Schultz. "Det er dog svært at efterligne ekstreme miljøer i laboratoriet for at dyrke disse bakteriestammer. Den cellulære biomasse af mikroorganismer er meget lav i ekstreme miljøer, hvilket gør det udfordrende at udvinde DNA."

Efter megen vedholdenhed var forskerne i stand til at indsamle nok højkvalitets-DNA til at udføre genomisk analyse og dyrke 126 bakteriestammer. Særligt interessant var de genomiske træk og metaboliske potentiale af syv stammer af Anoxybacillus flavithermus.

Holdet identificerede gener relateret til genomstabilisering under temperaturudsving, varme- og kuldechok-proteiner, DNA-reparation mod UV-stråling og modstandsdygtighed over for alkaliske forhold, samt gener for stivelse og cellulosenedbrydning.

Holdet analyserede alle 126 stammer for deres evne til at producere biooverfladeaktive stoffer og nedbryde olie. Af disse voksede 76 stammer godt i kulturer med råolie som den eneste kulstofkilde. Tredive stammer viste særligt gode resultater for olienedbrydning; 13 af disse producerede også biooverfladeaktive stoffer, inklusive en stamme af A. flavithermus.

Olie er en af ​​de mest komplekse forurenende stoffer på Jorden, og effektiviteten og effektiviteten af ​​mikrobiel nedbrydning vil afhænge af flere faktorer, fra lokale miljøvariabler såsom temperatur og pH, til fraktionerne, mængden og sammensætningen af ​​olie, der er til stede på et givet sted.

"Fuldstændig forståelse af lokale bakteriestammer og deres metaboliske potentiale er afgørende for at designe fremtidige tilgange til at tackle petroleumsforurening, ikke kun i Antarktis, men i hele verden," siger Schultz. "Jeg er begejstret for det potentiale, som ekstremofiler giver, og jeg ser frem til at udforske Saudi's ekstreme miljøer for nye bioprodukter til alle mulige anvendelser."

Forskningen blev offentliggjort i Microorganisms og Grænser i mikrobiologi . + Udforsk yderligere

Subarktiske hulebakterier kan være i fare på grund af klimaændringer