Мышьяк является основным загрязнителем пресной воды на планете, от него страдают миллионы людей во всем мире и каждый год становится причиной бесчисленного количества смертей. Удаление мышьяка из подземных и пресных вод является серьезной проблемой, стоящей перед учеными и политиками. Теперь новое исследование Тель-Авивского университета, опубликованное в Nature Communications, проливает свет на уникальную биологическую модель детоксикации мышьяка.
Согласно новому исследованию, бактерия Entotheonella, населяющая губку Theonella swinhoei, является одним из немногих известных случаев, когда бактерия защищает своего хозяина от отравления металлами. Entotheonella защищает эти губки от опасностей мышьяка и другого распространенного токсина, бария.
«Этот особый вид губок, который является одним из самых древних животных, населяющих землю сегодня, является домом для очень разнообразных, очень многочисленных микроорганизмов», - сказал профессор Миха Илан с кафедры зоологии факультета ТАУ. наук о жизни, который руководил исследованием. «Эти оседлые животные эволюционировали, чтобы содержать собственный арсенал химических веществ и связанную с ними микробиоту для борьбы с хищниками и патологиями».
Любопытная находка
Изучая биологию губки, обитающей в Красном море и Индо-Тихом океане, профессор Илан и его коллега доктор Боаз Майзель обнаружили любопытную способность этих губок накапливать и концентрировать миллион раз больше мышьяка, чем в морской воде. Результаты этого исследования были опубликованы в PLOS One в 2014 году.
Доктор. Рэй Керен, также из отдела зоологии ТАУ и соавтор нового исследования с доктором Мейзел, подозревает, что в детоксикации участвует бактерия. Действительно, после тщательного тестирования было обнаружено, что один вид бактерий способствует накоплению как мышьяка, так и бария.
Мы не только обнаружили, что один вид бактерий был аккумулятором как мышьяка, так и бария. Мы также обнаружили, что эта бактерия минерализует токсичные элементы, превращая их в инертные продукты в своих клетках контролируемым образом, - сказал доктор Керен. «Губки поедаются черепахами и червями, и хотя они взрываются мышьяком, бактерии делают их нетоксичными. Они становятся биологически инертными. Это уникальная биологическая модель».
Ученые ТАУ в сотрудничестве с профессором Боазом Покроем из Научного института Техниона и докторомСирин Факра из Advanced Light Source в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли использовала передовые технологии для проверки своих первоначальных результатов, которые были получены с использованием режима обратного рассеяния сканирующего электронного микроскопа. «Профессор Покрой доставил образец энтотеонеллы в Европейский центр синхротронного излучения в течение недели после того, как увидел первое изображение», - сказал доктор Керен. «Там он увидел, что барий минерализуется, так как барит и мышьяк образуют меньшие пики неизвестного минерала».
Еще много работы
Последующий дифракционный анализ показал, что минерал, кристаллический мышьяк, на самом деле был арсенатом кальция. Затем д-р Факра подтвердил наличие этих минералов в криогенных условиях ниже нуля.
"Чтобы сделать этот уникальный метод детоксикации применимым к другим ситуациям, нам нужно каким-то образом избавиться от губки", - сказал профессор Илан. «Другими словами, предстоит проделать гораздо больше работы, прежде чем мы, люди, сможем извлечь из этого выгоду».
В настоящее время исследователи изучают механизм, который бактерия использует для контроля минерализации элементов. «Как только мы идентифицируем ферменты, участвующие в этом процессе, мы можем либо искать их в бактериях в загрязненной воде, либо найти способ выращивать энтотеонеллы в загрязненных районах», - сказал доктор Керен..