В реках и озерах в последние годы массово размножаются цианобактерии, или синезеленые водоросли. Во время цветения они выделяют токсичные вещества, в том числе микроцистины — соединения опасные для здоровья и жизни животных и человека. Традиционные методы очистки водоемов от них экономически невыгодны, а химические реагенты могут оставлять вредные продукты распада, поэтому ученые ищут безопасные биологические способы борьбы.
Сотрудники Института физиологии растений им. Тимирязева РАН проанализировали перспективы использования для этих целей фермента mlrA. Его выделяют бактерии, способные расщеплять микроцистины. Фермент разрывает их циклическую структуру, после чего вредное воздействие снижается в 2100 раз.
Однако, как отмечают исследователи, получать mlrA в больших количествах затруднительно, так как он содержит гидрофобные участки и сложен для наработки в привычных бактериальных системах. Но выход есть: можно не выделять белок, а встраивать его ген в фотоавтотрофные организмы - растения и цианобактерии, которые создают органику из углекислого газа и воды при помощи света. Они не нуждаются в добавлении дорогостоящих органических соединений (например, сахаров), при этом тесно взаимодействуют с токсичными цианобактериями естественным образом.
По мнению ученых, это открывает перспективы создания «живых биофильтров», способных к длительной автономной работе в поверхностных слоях воды без дополнительного внесения органических субстратов.
Подобные попытки уже предпринимались ранее. Для этого использовали нетоксичную цианобактерию Synechocystis в качестве хозяина для гена mlrA. Фермент, ген которого перенесли от исходной Sphingomonas в цианобактерию, показал в несколько раз более высокую активность, однако в эксперименте белок оставался внутри клетки, а не выходил наружу. Это значит, что при определенной доработке метода есть все шансы получить стабильно работающую систему.
Технология может найти широкое применение в очистке воды в районах массового цветения. Например, в местах водозабора для питьевых нужд, на рыбоводческих хозяйствах или в рекреационных зонах — там, где купаются люди.
Преимущество таких систем, отмечают авторы, в том, что они могут работать автономно в поверхностных слоях воды, используя только солнечный свет и минеральные вещества. Это снижает затраты на очистку водоемов. В долгосрочной перспективе «живые биофильтры» помогут восстанавливать загрязненные водоемы без постоянного вмешательства человека.
Ранее астраханские ученые создали таблетки для очистки воды для питья в полевых условиях.
