Фотосинтезирующая бактерия показала способность связывать «вечные химикаты»

Исследователи Университета Небраски–Линкольн представили данные, которые могут расширить представления о возможных биологических подходах к снижению загрязнения пер- и полифторалкильными веществами (PFAS). В ходе лабораторной работы учёные обнаружили, что фотосинтезирующая бактерия Rhodopseudomonas palustris, широко распространённая в природных водоёмах и почвах, способна взаимодействовать с перфтороктановой кислотой (PFOA) — одним из наиболее устойчивых химических соединений этой группы. Результаты опубликованы в журнале Environmental Science: Advances.

Авторы исследования подчёркивают, что бактерия не разрушает PFOA — однако она демонстрирует способность поглощать его в мембранные структуры, и характер этого процесса меняется со временем. По сути, учёные впервые получили подтверждение, что в определённых условиях природные микроорганизмы могут временно удерживать стойкие загрязнители, даже если не обладают механизмами их распада. Раджиб Саха, один из руководителей проекта, пояснил, что наблюдаемый эффект может отражать «пошаговый процесс, в котором клеточные мембраны изначально служат своеобразной ловушкой для химического соединения». Он отметил, что такая реакция даёт старт дальнейшим экспериментам — от генетической модификации бактерий до применения инструментов системной биологии, которые могли бы усилить удержание соединений или создать предпосылки для их биотрансформации.

Для оценки поведения бактерии были проведены серии контролируемых тестов. За 20 суток R. palustris снижала концентрацию PFOA в среде примерно на 44 %. Однако значительная доля поглощённого соединения позднее вновь появлялась в растворе. Исследователи связывают это главным образом с разрушением клеток: при распаде бактерий удержанные ими молекулы возвращались в окружающую среду. Такой результат одновременно демонстрирует и потенциал метода — способность временного связывания химиката — и ограничение, обусловленное природой живых организмов, которые со временем теряют целостность.

Аналитическая часть исследования была выполнена в лаборатории Нирупама Айча, где применялись высокочувствительные методы детектирования PFAS. Это позволило с высокой точностью отслеживать малейшие изменения концентраций PFOA в среде и сопоставлять их с биологическими процессами. Биологическую составляющую проекта вела группа Сахи — она исследовала устойчивость бактерии в присутствии PFAS, изменения в клеточной мембране и зависимость реакции от концентрации загрязняющего вещества. Айч подчеркнул, что именно такой формат сотрудничества — объединяющий биологию, экологический анализ и химическую инженерию — необходим при работе с устойчивыми загрязнителями: «Только междисциплинарный подход даёт возможность рассматривать проблему в полном объёме».

PFAS по-прежнему считаются одним из наиболее сложных типов загрязнений. Эти соединения практически не разрушаются в природных условиях, способны мигрировать на большие расстояния вместе с грунтовыми и поверхностными водами и накапливаться в организмах. Методы современной очистки зачастую требуют больших затрат — как энергетических, так и финансовых. На этом фоне поиск биологических решений рассматривается как перспективное направление, хотя пока находится на ранней стадии развития.

Команда уже объявила о планах продолжить исследования, уделив основное внимание возможной инженерной доработке микроорганизмов и поиску путей, способных стабилизировать процесс удержания PFAS или инициировать их постепенное преобразование. Проект реализован при поддержке Layman Award и Nebraska Collaboration Initiative. Первые авторы работы — аспиранты Марк Катол и Аника Азме, участвовавшие в экспериментальной и аналитической части исследования. Полная статья доступна в открытом доступе Королевского химического общества.