Bessere Fehler bei Ölverschmutzungen

Wissenschaftler in Europa haben das Genom eines ölfressenden Bakteriums sequenziert, ein Schritt, der den Weg für schnellere und effizientere Möglichkeiten zur Beseitigung von Ölverschmutzungen ebnen könnte.

Kohlenwasserstofffressende Zellen könnten dabei helfen, Ölteppiche zu beseitigen, indem sie die Alkane im Rohöl in Speicherpolymere umwandeln, hier als weiße Flecken innerhalb der Zelle dargestellt. (Bild: Heinrich Lünsdorf, Deutsches Forschungszentrum für Biotechnologie)

Mit einer kompletten Blaupause für Alcanivorax borkumensis, Forscher hoffen, die spezialisierten physiologischen Mechanismen besser verstehen zu können, die es den Bakterien ermöglichen, fast ausschließlich von Kohlenwasserstoffen zu leben, sagt Vitor Martins dos Santos vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (ehemals Deutsches Forschungszentrum für Biotechnologie) in Braunschweig, der die internationales Projekt. Die Sequenzierung des 2.755-Gen-Organismus wird in der Zeitschrift beschrieben Natur Biotechnologie . Die Ergebnisse könnten aufzeigen, wie man die Bedingungen für diese Käfer optimieren und ihnen so helfen kann, die Hunderte Millionen Liter Öl aufzuwischen, die jedes Jahr ins Meer gelangen, sagt Martins dos Santos.



Die Fähigkeit einiger Bakterien, Öl zu verstoffwechseln, ist seit mehr als einem Jahrhundert bekannt. Bisher scheiterten jedoch die Bemühungen, diese Fähigkeiten für Sanierungsbemühungen zu nutzen. Es wurde in der Vergangenheit verwendet und war ein kompletter Fehlschlag, sagt Victor de Lorenzo , stellvertretender Direktor des Nationalen Zentrums für Biotechnologie in Madrid, Spanien.

In einem Beispiel wurden Bakterien experimentell verwendet, um zu versuchen, die 11 Millionen Gallonen Rohöl zu reinigen, die von der Exxon . ausgestoßen wurden Valdez nachdem es 1989 vor der Küste Alaskas auf Grund gelaufen war. Aber es habe keinen Unterschied gemacht, sagt de Lorenzo.

Das Problem sei nicht ein Mangel an Bakterien gewesen, sagt er. Obwohl die ölfressenden Bakterien in unverschmutzten Umgebungen nicht üblich sind, sind sie dort reichlich vorhanden, wo es Öl gibt; ZU. borkumensis macht bis zu 90 Prozent der mikrobiellen Populationen bei Ölunfällen aus. Die Herausforderung bei der Verwendung dieser Bakterien zur Reinigung von Öl besteht darin, die richtigen Bedingungen zu schaffen, damit sie schneller wachsen und Öl effizienter verstoffwechseln können. Reinigungskräfte haben damit begonnen: Inzwischen ist es gängige Praxis, Ölverschmutzungen Nährstoffe wie öllösliche Formen von Stickstoff und Phosphor zuzusetzen, sagt de Lorenzo. Sie haben jedoch noch kein wirkliches Verständnis davon, welche spezifischen Nährstoffe die Bakterien benötigen, sagt Martins dos Santos.

Da bakterielle Sanierungsmethoden nicht erfolgreich waren, hängt die Beseitigung von Ölverschmutzungen immer noch hauptsächlich von dem mühsamen Prozess ab, das Öl physikalisch mit Hilfe von Sperren zu entfernen und chemische Dispergiermittel einzuführen, um die Reste aufzulösen. Aber solche Methoden sind nicht ideal. Die physikalische Rückgewinnung von Öl ist teuer, und das chemisch dispergierte Öl, das im Meer verbleibt, stellt eine Gefahr für die Umwelt dar, auch wenn es an der Oberfläche nicht mehr sichtbar ist.

Aber die Entschlüsselung des Genoms von Organismen wie ZU. borkumensis einen Unterschied machen wird, sagt Jan van Beilen, Mikrobiologe, der am Institut für Molekulare Systembiologie in Zürich die Molekulargenetik ölfressender Organismen erforscht. Die genomischen Informationen haben molekulare Transportmechanismen aufgedeckt, die es dem Organismus ermöglichen, Nährstoffe aus seiner Umgebung aufzunehmen. Dies sollte wiederum helfen zu erkennen, welche Formen von Phosphor und Stickstoff die besten Bedingungen für die Bakterien schaffen würden.

Die Forschung könnte auch die Vielzahl von Genen identifizieren, die die oxidativen Enzyme produzieren, die die Bakterien zum Abbau des Öls verwenden, was die Suche nach anderen Organismen mit ähnlichen Fähigkeiten erleichtern sollte.

Kosten für die Sequenzierung des gesamten Genoms 2020

Und solche Organismen werden gebraucht. ZU. borkumensis können nur Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht verstoffwechseln, und diese machen nur etwa 70 Prozent des Rohöls aus. Der nächste Schritt besteht also darin, nach Organismen zu suchen, die darauf spezialisiert sind, die verbleibenden hochmolekularen Verbindungen zu konsumieren, sagt van Beilen.

Sequenzierung ZU. borkumensis sei nur der erste Schritt, sagt Martins dos Santos. Aber, sagt er, in den Vereinigten Staaten, Australien und Japan wird geforscht, um andere ölfressende Bakterien zu sequenzieren.

Inzwischen haben Martins dos Santos und Kollegen bereits damit begonnen, das gewonnene Wissen anzuwenden ZU. borkumensis Genom. Arbeiten mit dem Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven, Deutschland, führen sie Pilotversuche in Tanks in der Nordsee durch, um zu sehen, ob sie den Appetit der Bakterien verbessern können. Wir fügen diese Bakterien hinzu, fügen Nährstoffe hinzu und versuchen zu sehen, wie sie reagieren, sagt er.

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