Бактерии со стальным аппетитом

Больше ста лет на берегу реки Мононгахила в Питтсбурге варили сталь — эта площадка и помогла городу заслужить славу Стального города. Сейчас 72 гектара бывшей промзоны Hazelwood Green очищены и отданы под науку, а раньше почва здесь была пропитана химией: нефтяные углеводороды, тяжёлые металлы и группа BTEX — бензол, толуол, этилбензол и ксилол. Некоторые из них это известные канцерогены.

Для бактерий это был суровый отбор. В грамме почвы живут миллиарды клеток тысяч видов, и для большинства такие вещества — яд. Но микроб с «химической кухней», способной терпеть загрязнитель или даже переваривать его, получает преимущество и размножается. А полезными генами бактерии могут делиться напрямую с соседями, не только с потомством, — будто рецепт выживания передают через забор. Выходит, промышленность невольно поставила гигантский эволюционный эксперимент.

Его итоги изучает микробиолог Кэтрин Армбрустер из Университета Карнеги — Меллон. Команда берёт пробы с участков с разной историей загрязнения, в том числе керны — столбики грунта с нетронутыми слоями. Из проб извлекают ДНК и делают метагеномное секвенирование: читают генетический код сразу всех обитателей, не выращивая каждого отдельно. Цель — найти гены, помогающие расщеплять BTEX, и понять, оставило ли загрязнение след в микробных сообществах.

Потом догадки проверяют в деле. Бактерий сажают на строгую диету: в питательной среде нет никакого углерода, кроме одного загрязнителя. Выросли — значит, едят его и заодно чистят среду. Тысячи видов разом прогоняет робот-лаборатория университета, а открытая программа BTEXgenie заранее ищет нужные гены в геномах. Сначала — подозреваемые по ДНК, потом — проверка в пробирке, и с каждым кругом прогноз точнее.

Зачем всё это? Обычно грунт выкапывают или засыпают чистым: земля становится безопасной, но яд никуда не девается, и за участком, возможно, придётся долго следить. Очистка микробами уже работает при разливах нефти и на очистных сооружениях, но подходит не для любого вещества и места. Местные бактерии, годами привыкавшие именно к этим условиям, — отличные кандидаты.

@vselennayaplus