Czy bakterie mogą oczyszczać glebę z metali ciężkich? Czy da się wykorzystać organizmy żywe do naprawiania tego, co zniszczyła działalność człowieka? Tak – i właśnie tym zajmują się naukowcy z Łukasiewicz – Instytutu Chemii Przemysłowej, badając możliwości mikroorganizmów w procesach bioremediacji. To podejście nie tylko ekologiczne, ale i coraz bardziej efektywne.
Bioremediacja – mikroorganizmy na pierwszej linii frontu
Biotechnologia kojarzy się przede wszystkim z medycyną, szczepionkami czy produkcją leków. Tymczasem jej ogromny potencjał znajduje także zastosowanie w ochronie środowiska. Jednym z kluczowych kierunków badań w tym obszarze jest bioremediacja – proces oczyszczania gleby i wód z toksycznych substancji przy użyciu żywych organizmów: bakterii, grzybów iroślin. To naturalny sposób na walkę z tym, co zostało zanieczyszczone – często przez przemysł, górnictwo, transport czy intensywne rolnictwo.
W praktyce bioremediacja polega na identyfikacji organizmów, które potrafią przetrwać w trudnych warunkach – np. w glebie silnie skażonej metalami ciężkimi – i wykorzystaniu ich do oczyszczania innych zdegradowanych terenów. Takie organizmy nie tylko przystosowały się do toksycznego środowiska, ale nierzadko wykształciły mechanizmy pobierania, transportu i akumulacji metali, co czyni je potencjalnie bardzo skutecznymi „czyścicielami” środowiska.
W Łukasiewicz – IChP naukowcy pracują nad wyizolowaniem i opisaniem takich mikroorganizmów, a następnie nad zbadaniem ich potencjału remediacyjnego. Jednym z interesujących mechanizmów, jakie zaobserwowano u niektórych szczepów, jest produkcja sideroforów – związków chemicznych, które wiążą jony metali. W efekcie metale te są wychwytywane z gleby i wykorzystywane przez mikroorganizmy bądź akumulowane w ich komórkach, co pozwala usunąć je ze środowiska. To nie tylko ogranicza migrację metali do wód gruntowych czy roślin, ale również tworzy możliwość ich dalszego wykorzystania. – To bardzo fajna sprawa, ponieważ można sprawdzić, jak wyniki naszych badań, które są prowadzone w laboratorium, czyli środowisku zamkniętym, mogą znaleźć przełożenie na życie i zdrowie innych ludzi – mówi dr inż. Katarzyna Kozak z Sekcji Inżynierii Genetycznej i Biosyntezy w Łukasiewicz – IChP.
Od hałdy do laboratorium i z powrotem
Bioremediacja nie jest pomysłem futurystycznym – to realne narzędzie, nad którym od lat pracują zespoły badawcze na całym świecie. W Łukasiewicz – IChP podejście to opiera się na precyzyjnym poznaniu biologii i chemii mikroorganizmów środowiskowych – takich, które już dziś żyją na skrajnie zdegradowanych terenach, np. przemysłowych hałdach. Dzięki nowoczesnym metodom analizy, takim jak sekwencjonowanie DNA możliwe jest dokładne poznanie ich mechanizmów adaptacyjnych. To z kolei otwiera drogę do ich kontrolowanego wykorzystania.
Nauka nie polega tu na tworzeniu organizmów od zera – tylko na identyfikacji tych, które natura już „wytrenowała”, a my uczymy się ich możliwości, aby mogły skutecznie działać w konkretnym środowisku. Czasami wykorzystujemy mikroorganizmy występujące naturalnie w środowisku, czasem modyfikowane genetycznie.
Tego typu działania mogą być szczególnie przydatne w miejscach, gdzie klasyczne metody rekultywacji zawodzą lub są nieopłacalne. Bioremediacja jest tańsza, mniej inwazyjna i – jeśli dobrze zaprojektowana – skuteczna. Co więcej, może być skalowana lokalnie – od kilku arów zdegradowanej gleby, po całe obszary przemysłowe.
Wykorzystywanie mikroorganizmów do oczyszczania środowiska to doskonały przykład nauki stosowanej – takiej, która zaczyna się w laboratorium, ale kończy się w terenie. W przypadku badań prowadzonych w Łukasiewicz – IChP nie chodzi jedynie o zrozumienie, jak działają bakterie. Chodzi o to, czy i w jaki sposób można ich działanie przełożyć na konkretne, użyteczne rozwiązania. To podejście łączy precyzję metod analitycznych z potrzebami realnego świata – potrzebą czystej gleby, bezpiecznych upraw, zdrowych ekosystemów. Jakość gleby, choć często niedoceniana, pozostaje fundamentalnym czynnikiem wpływającym na bezpieczeństwo żywności, zdrowie populacji oraz stabilność ekosystemów. Jeżeli procesy jej remediacji mogą być zapoczątkowane przez pojedynczy mikroorganizm, zasługują na szczególną uwagę.
Biotechnologia w Łukasiewicz – IChP to nauka, która nie tylko opisuje świat, ale aktywnie go poprawia – krok po kroku, próbka po próbce, mikrob po mikrobie.
oprac. M.S.
