МИКРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ В БИОТЕХНОЛОГИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Биоразрушения

Биоразрушение (биодеградация) — это преобразование сложных веществ с помощью биологической активности. Это широкое понятие включает: 1) трансформацию, или незначительные изменения молекулы; 2) фрагментацию, или разложение сложной молекулы на более простые соединения и 3) минерализацию, или превращение сложного вещества в самые простые (Н20, С02, Н2, NH3, СН4 и т.д.). Основными биологическими агентами, осуществляющими биоразрушения, являются микроорганизмы, обладающие огромным разнообразием ферментных систем и большой лабильностью метаболизма. Именно они способны разлагать широкий спектр химически устойчивых соединений, тем самым возвращая основные питательные элементы в глобальные циклы и предотвращая накопление «мертвых» остатков на поверхности Земли.

Особую актуальность разрушающая способность микроорганизмов приобрела в последние десятилетия в связи с накоплением в биосфере устойчивых загрязнителей антропогенного происхождения, причем нередко в масштабах, превышающих природную са- моочищающую способность. Дело в том, что человек создал такие соединения, которые не разрушаются в природе в обычных условиях, — различные синтетические полимеры, красители, пестициды, фармацевтические препараты, моющие средства и т.д. Эти чужеродные (живой природе) вещества — ксенобиотики — имеют уникальную биологическую активность уже на уровне микропри- мссей. В широком смысле к ним могут быть отнесены и вещества природного происхождения, но полученные в сверхколичествах и перемещенные в несвойственные им места (например, нефть). Большинство таких соединений обладает значительной стабильностью, и для их полного разложения при обычных условиях требуются столетия. Происходит непрерывный перенос этих веществ по пищевым цепям и накопление на их конечных этапах, к которым относится и человек. Огромное число ксенобиотиков чрезвычайно токсично и проявляет мутагенную, канцерогенную, аллергенную и тератогенную активности. Однако понятно, что человечество не может полностью отказаться от использования таких веществ, поскольку они применяются практически во всех областях его деятельности. Поэтому на первый план выходит использование биоразрушающей способности микроорганизмов для очистки окружающей среды от антропогенных загрязнителей.

Деградация ксенобиотиков может происходить различными путями в зависимости от химической структуры разрушаемого вещества, наличия тех или иных биологических активностей, а также в зависимости от условий окружающей среды. Химическая природа ксенобиотиков чрезвычайно разнообразна: это линейные и разветвленные алканы и алкены, ароматические соединения с различными заместителями, гетероциклические соединения, конденсированные циклические структуры и полимеры. Все они характеризуются высокой стабильностью и устойчивостью в окружающей среде.

В аэробных условиях первой стадией биодеградации ксенобиотиков может быть гидроксилирование. Введение в молекулу гидроксильной группы приводит к поляризации и лучшей растворимости вещества в воде, что делает его более доступным для биологической атаки. Такие реакции катализируются либо гидролазами, либо оксидазами смешанных функций. Еще одним способом разрушения ксенобиотиков является реакция N-деалкилирования, играющая важную роль на ранних этапах разрушения алкилзаме- щенных соединений. В проведении этих реакций участвуют также различные оксидазы. В деградации ксенобиотиков принимают участие и реакции окислительного метаболизма, такие, как декар- боксилирование, р-окисление, гидролиз эфирных связей, образование эпоксидов и сульфоксидов, окислительное расщепление ароматического и гетероциклических колец.

Значительно меньше известно о разрушении ксенобиотиков в анаэробных условиях. Болес того, еще 15 — 20 лет назад считали, что без участия кислорода их биодеградация невозможна. Несмотря на то что многие стадии анаэробного метаболизма этих сложных соединений пока не до конца ясны, уже сейчас очевидно, что начальные этапы биоразрушения в неокислительных условиях осуществляются через реакции восстановительной трансформации — конверсию нитрогруппы в аминогруппу, восстановительное дегалогенирование, насыщение двойных и тройных связей, восстановление альдегидов и кетонов в соответствующие спирты, превращение сульфоксида в сульфид.

И в аэробном, и в анаэробном метаболизме ксенобиотиков важное место занимают реакции гидролиза, в которых молекула расщепляется при присоединении воды. Под действием соответствующих эстераз, фосфатаз и лиаз гидролизуются эфирные, фос- фоэфирные или амидные связи. Гидролитическое дегалогениро- вание может происходить путем замещения атома галогена в молекуле на гидроксильную группу из воды.

Синтетические пути преобразования ксенобиотиков включают их модификацию путем присоединения некоторых химических групп или конденсацию нескольких молекул с образованием димерных или полимерных структур. Микроорганизмы в основном участвуют в присоединении алкильных (метильных) и ацильных (формильных и ацетильных) групп. Продукты синтетических путей трансформации ксенобиотиков часто обладают иной токсичностью, чем исходные вещества.

Следует учитывать, что микроорганизмы могут преобразовывать ксенобиотики для получения энергии и углерода или с целью детоксикации. В первом случае обычно участвуют ферменты, задействованные в основных метаболических путях. Здесь происходит более глубокое разрушение чужеродного соединения вплоть до его полной минерализации. В детоксикации могут участвовать ферменты периферического метаболизма, которые обычно катализируют реакции трансформации и фрагментации молекулы. В то же время отмечено, что синтетические соединения, подобные природным, разрушаются микроорганизмами эффективнее, чем созданные человеком вещества, химическая структура которых сильно отличается от природных соединений. В связи с этим высказываются предположения о происхождении ферментов, способных к деградации ксенобиотиков, путем мутаций и естественного отбора генов, кодирующих конститутивные или индуци- бельные ферменты общего микробного метаболизма.

Таким образом, способность использовать чужеродные вещества может быть результатом сверхпродукции ранее существовавших ферментов благодаря дупликации генов, мутациям, которые изменили процессы регуляции, и мутациям, которые привели к появлению ферментов с новыми специфическими активностями. Некоторые гены, кодирующие ферменты биодеградации, могут быть обнаружены на плазмидах, горизонтальный перенос которых приводит к образованию новых штаммов микроорганизмов с биоразрушающей активностью по отношению к целому ряду ксенобиотиков. Это еще раз показывает, что способность к быстрой адаптации позволяет микроорганизмам приспосабливать свои ферментные системы к утилизации широкого спектра антропогенных соединений.

Для деградации трудноразлагаемых веществ может быть использовано явление, называемое кометаболизмом (в аэробных условиях — соокисление), когда способность к трансформации сложной молекулы обусловливается наличием доступного источника энергии для поддержания жизнедеятельности, так как сам ксенобиотик не может использоваться микроорганизмом в этих целях. Как правило, процесс кометаболизма характеризуется тем, что культура, трансформирующая чужеродное соединение, в это время не размножается, скорость процесса остается постоянно низкой, а продукты трансформации могут накапливаться в окружающей среде.

В настоящее время нет общепринятых критериев, позволяющих прогнозировать судьбу того или иного ксенобиотика в природе. Однако известны некоторые свойства, которые влияют на устойчивость данного соединения к микробному разрушению. Например, наличие в молекуле таких заместителей, как галоген, нитро-, сульфонатная или метильная группы, ведет к уменьшению биодеградабильности данных веществ. Введение в молекулу двух и более заместителей повышает устойчивость соединения к микробной деструкции. Многие авторы отмечают важность позиции заместителя, однако данные по этому вопросу фрагментарны и противоречивы.

Следует учитывать, что на процесс биоразрушения влияет целый комплекс факторов. Во-первых, необходимо присутствие микроорганизма, способного к преобразованию данного соединения. Во-вторых, требуется ряд условий для проявления соответствующей активности (оптимальные значения температуры, pH, осмолярности, аэрации, доступность питательных веществ и акцепторов электронов). На микробный рост и ферментативную активность могут оказывать влияние присутствие хищников и конкурентные или кооперативные взаимоотношения с другими микроорганизмами, ингибирующее действие высоких концентраций самого ксенобиотика и других токсинов, а также связывание данного соединения в высокомолекулярные комплексы, снижающие его растворимость в воде и уменьшающие доступность для микроорганизма.

Наиболее активно участвуют в разрушении ксенобиотиков бактерии и грибы, основное количество которых выделено из почвы и воды. Представители бактерий относятся к различным родам гра- мотрицательных и грамположительных аэробных и анаэробных организмов. Из наиболее важных аэробных грамотрицательных бактерий следует отметить виды родов Pseudomonas, Sphingomonas, Burkholderia, Alcaligenes, Acinelobacler, Flavobacterium, метанокисляющие и нитрифицирующие бактерии, а из грамположительных — представителей родов Arthrobacter, Nocardia, Rhodococcus и Bacillus. Некоторые виды нитрат- и сульфатредуцирующих бактерий, а также метаногенные археи активно участвуют в анаэробной деградации ксенобиотиков. Грибы, способные аэробно разрушать такие соединения, относятся к родам Phanerochaete (возбудители «белой гнили»), Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Fusarium.

Несмотря на то что найдены микроорганизмы, способные самостоятельно осуществлять преобразования ксенобиотиков, в природных местообитаниях биодеградация определяется преимущественно активностью гетерогенных микробных сообществ, основанных на прочных трофических связях. В анаэробных условиях такая кооперация более обязательна, так как часто отдельные члены ассоциации в виде чистых культур вообще не могут использовать химически стабильные соединения из-за энергетических барьеров. В таких условиях именно группа микроорганизмов способна полностью минерализовать ксенобиотик до простых веществ, часто с получением полезного продукта (например, биогаза в метаногенном сообществе). Как правило, для нормального функционирования анаэробной пищевой цепи необходим межвидовой перенос некоторых интермедиатов, обычно молекулярного водорода, иногда ацетата, формиата, так как эндергонические реакции начальной фазы деградации требуют отвода Н2. В таких условиях возникает синтрофия, т. е. полная взаимозависимость микроорганизмов друг от друга в пищевых потребностях. Обычно эти тесные ассоциации оформлены структурно в виде гранул, хлопьев, сложных биопленок, что позволяет микроорганизмам, ответственным за разные стадии биодеградации сложного вещества, находиться пространственно близко друг к другу для облегчения межвидового переноса интермедиатов. Даже в аэробных условиях микробные ассоциации по сравнению с чистыми культурами позволяют увеличить скорость, эффективность и глубину деградации сложных соединений, хотя большинство аэробных микроорганизмов способны расщеплять субстрат самостоятельно.

Поскольку каждая группа ксенобиотиков имеет в своем составе соединения самой разнообразной химической структуры, процесс биодеградации сложного загрязнителя складывается из нескольких путей, осуществляемых определенными группами микроорганизмов и направленных на конкретный класс химических веществ. Так, нефть и нефтепродукты содержат линейные и разветвленные алканы и алкены, ароматические соединения с разными заместителями, полициклические ароматические углеводороды. Различные биоциды наряду с подобными веществами включают также сложные гетероциклические соединения. Моющие средства состоят в основном из различных алкилбензолсульфонатов. Основу пластмасс, синтетических материалов, пластиков составляют полимерные молекулы разной структуры. Лакокрасочные и фармацевтические препараты представлены всеми вышеперечисленными классами соединений, а также могут включать очень сложные конденсированные молекулы.

Конкретные пути преобразования веществ отдельных классов изучены в разной степени. Наиболее подробно прослежены реакции деградации алифатических и простых ароматических углеводородов в аэробных условиях. В большинстве случаев разложение углеводорода начинается с окисления концевой метильной группы в первичную спиртовую с участием монооксигеназы. Первичный спирт далее окисляется последовательно до альдегида и жирной кислоты, которая подвергается (3-окислению. Иногда окисление молекулы алкана идет с двух концов с образованием соответствующей дикарбоновой кислоты. Окисление непредельных углеводородов идет до спиртов, альдегидов, кето- и оксикислот с последующим образованием дикарбоновых кислот, далее разлагающихся путем (3-окисления. Промежуточными продуктами биоразрушения непредельных углеводородов могут быть эпоксиды, Р-, ^ненасыщенные кислоты, акрилат, лактат, пируват. Использование алканов и алкенов в аэробных условиях широко распространено среди бактерий. На средах с этаном, пропаном, бутаном и углеводородами, содержащими до 8 атомов углерода, способны расти некоторые флавобактерии, микобактерии и нокардии. Разрушение же алканов с 10—18 атомами идет с большой скоростью при участии бактерий родов Pseudomonas (Р. aeruginosa, P.fluorescens, Р. oleovorans), Mycobacterium (М. smegmatis), Nocardia (N. petroliophila), Arthrobacter (A. paraffine us, A. simplex), Corynebacterium glutamicum, a также грибов Cladosporium resinae, Aspergillus, Penicillium, Alternaria.

Об анаэробной деградации линейных углеводородов известно мало. Есть данные, что длинноцепочечные алканы и алкены могут использоваться сульфатредуцирующими бактериями, отнесенными к 5-подклассу протеобактерий, а также метаногенными сообществами анаэробных осадков. Однако механизм биодеградации таких соединений, в особенности его начальные стадии, остается неясным. Предполагается, что анаэробная деструкция алканов начинается либо с превращения их в соответствующие алкены, либо с «активации» молекулы и последующего отрыва Сгфрагмента.

Аэробная деградация простых ароматических соединений инициируется введением в молекулу одной или двух гидроксильных групп под действием моно- или диоксигеназы. Далее катехол подвергается орто- или лде/иа-расщеплению ароматического кольца с образованием соответствующих производных муконовой кислоты. Эти неароматические продукты дальше окисляются с использованием реакций общих метаболических путей до воды и углекислоты. Если на бензольном кольце имеются заместители, то они могут преобразовываться и отщепляться как до, так и после раскрытия кольца. Разложение ароматических кислот может начинаться с неокислительного декарбоксилирования, приводящего к образованию фенолов, которые затем окисляются в линейные непредельные дикарбоновые кислоты. Основными микроорганизмами, разрушающими в аэробных условиях простые ароматические соединения, являются представители родов Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus и грибы рода Aspergillus, широко распространенные в почвенных и водных экосистемах.

В анаэробных условиях при отсутствии такого окислителя, как кислород, разрушение ароматических веществ происходит более сложно, в многоэтапном процессе, при участии различных ферментов. Микроорганизмы способны использовать широкий набор ароматических субстратов в нитрат-, сульфат-, железо- и карбо- нат-восстанавливаюших условиях. Основными этапами процесса биодеградации являются активирование бензольного кольца, его разрыв и образование Сг и С2-соединений. Активирование кольца может быть результатом реакций карбоксилирования, анаэробного гидроксилирования и образования КоА-тиоэфиров ароматических кислот. В последней реакции участвуют растворимые, неспецифичные, индуцибельные КоА-лигазы или КоА-трансфе- разы. При наличии заместителя на бензольном кольце далее может следовать восстановительное или гидролитическое его удаление. Центральным интермедиатом процесса биодеградации ароматических соединений является бензоил-КоА, который подвергается серии последовательных восстановлений под действием бензоил-КоА-редуктазы и гидролитическому расщеплению образовавшегося производного циклогексана. Первым неароматическим продуктом является пимелил-КоА. Далее происходит ряд окислений и декарбоксилирование глутаконил-КоА с образованием в конечном счете ацетил-КоА. Лишь немногие микроорганизмы, способные к биодеструкции ароматических соединений, выделены в виде чистых культур. Это Pseudomonas sp., Thauera aroma Пса, T. chlorobenzoica, Desulfobacterium anilini, Azoarcus evansii, Magnetospirillum sp., Delftia acidovorans, Rhodopseudomonaspalustris, Syntrophus gentinae и S. buswellii. Значительно больше сведений о биодеградации таких соединений анаэробными микробными сообществами. В метаногенных условиях конечные стадии биодеструкции представлены археями родов Methanobacterium, Methanospirillum, Metha- nosarcina, Methanosaeta.

Биодеструкция поверхностно-активных веществ типа алкилбен- золсульфонатов, имеющих в алкильной цепи от одного до трех атомов углерода, начинается с сульфонатной группы, а у соединений с большим числом атомов — с боковой цепи. В аэробных условиях такие соединения разлагаются бактериями и грибами, способными к деструкции ароматических соединений. В отсутствие кислорода разрыв C-S-связи сульфоароматических соединений могут проводить бактерии с бродильным типом метаболизма. Есть данные об использовании алкилсульфонатов в качестве акцепторов электронов при анаэробном дыхании. Процессы анаэробной деградации алкилбензолсульфонатов эффективней идут в сообществе, содержащем микроорганизмы родов Clostridium, Desulfovibrio, Methanobacterium, Methanosarcina.

На начальных этапах биодеградации сложных ароматических и гетероциклических соединений (красителей, фармацевтических препаратов) в аэробных условиях у разных микроорганизмов участвуют разные ферменты. Так, у бактерий рода Pseudomonas разрыв ин- дольного кольца катализирует диоксигеназа. Грибы родов Penicillium, Aspergillus, Verticillium, Fusarium, Altemaria, Cladosporium, Helminthospori- um, Geotrichum имеют мощные пероксидазы, участвующие в окислении гетероциклических соединений. Для бактерий рода Strepto- myces получена строгая корреляция между способностью к расшеплению полициклических соединений и лигнолитической активностью.

Из ксенобиотиков с поли- и гетероциклической структурой наиболее часто используются азокрасители. Предполагают, что пероксидазы стрептомицетов трансформируют молекулу азокрасителя в катион-радикал, который подвергается нуклеофильной атаке молекулой воды или перекиси. В результате происходит симметричный или асимметричный разрыв азосвязи с образованием интермедиатов, которые последовательно проходят ряд окислительно-восстановительных реакций. Азосвязи сложных ароматических соединений могут подвергаться восстановительному расщеплению с помощью азоредуктаз псевдомонад с образованием однокольцевых молекул, которые затем разрушаются на путях метаболизма ароматических веществ, как описано выше.

Вызывающий гниение древесины базидиомицет Phanerochaete chrysosporium способен в аэробных условиях разрушать широкий спектр ксенобиотиков, в том числе таких устойчивых, как ДДТ, бензпирен, полихлорированные бифенилы, линдан, кристаллви- олет, различные азокрасители. При этом за начальные стадии процесса отвечают лигниназы и Mn-пероксидазы гриба. Наиболее распространенными аэробными деструкторами полициклических ароматических углеводородов, входящих в состав тяжелых фракций нефти, являются бактерии родов Rhodococcus, Pseudomonas, Burkholderia, Arthrobacter и Acinetobacter.

Значительно более обычно восстановительное расщепление азокрасителей в анаэробных условиях с образованием соответствующих ароматических аминов. Среди бактерий, проводящих такой процесс, — молочнокислые бактерии, Proteus sp., Enterococcus sp., Streptococcus faecalis, Bacillus pyocyaneus, B. subtilis, B. cereus, Pseudomonas sp., Aeromonas hydrophila, Caprococcus catus, Fusobacterium sp., Bacteroides thetaiotaomicron, Bifidobacterium infantis, Eubacterium biforme, Peptostreptococcusproductus, Citrobactersp., обладающие неспецифичными анаэробными азоредуктазами. В восстановительном расщеплении азокрасителей в этом случае участвуют низкомолекулярные окислительно-восстановительные медиаторы (флавины или хиноны), которые ферментативно восстанавливаются клетками, а затем сами в химической реакции восстанавливают азосвязь в красителе.

Гетероциклические соединения — индол, хинолин, производные пиридина, фурана, никотиновой кислоты — полностью минерализуются микробными сообществами анаэробных осадков в нитрат-, сульфатредуцирующих и метаногенных условиях. Считается, что такие соединения сначала анаэробно окисляются, а затем происходит раскрытие кольца, причем легче разрушаются азот- и кислородсодержащие гетероциклы по сравнению с серосодержащими веществами.

К использованию полимерных соединений, синтетических тканей и пластиков в аэробных условиях способны прежде всего грибы с их высокоактивными, часто внеклеточными гидролазами. Мицелиальные грибы родов Aspergillus, Penicillium, Trichoderma обладают фосфатазами, которые могут служить инициаторами биодеструкции некоторых полимеров. Полимерные материалы, содержащие амидные и эфирные связи (например, капрон, нейлон, поролон), часто подвергаются атаке микробных протеиназ. Присутствие в полимерной молекуле простой эфирной связи облегчает расщепление и дальнейшее использование полимера плесневыми грибами. Первичная колонизация пластиков происходит в результате разрастания колоний грибов на поверхности, проникновения мицелия в толщу материала через микротрещины, а затем начинается агрессивное воздействие ферментов и выделяемых кислот на отдельные компоненты пластиков. Бактерии разрушают пластики реже, и в отдельных случаях их присутствие трудно обнаружить.

К числу полимерных смол, обладающих повышенной стойкостью к деструкции плесневыми грибами и бактериями, относят полиэтилен, полипропилен, полистирол, жесткий поливинилхлорид, полиамид, полиэтилентерефталат. Менее стойки поливинилацетат, поливиниловый спирт, хлорсульфированный полиэтилен. Пластификаторы, входящие в состав пластиков, более подвержены биодеградации, так как являются смесью эфиров фталевой и адипиновой кислот. Итак, основными деструкторами резины, пластиков и других полимерных соединений в окислительных условиях можно считать микроскопические грибы родов Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Cladosporium, Fusarium, а также бактерии родов Pseudomonas, Streptomyces, Bacillus, Arthrobacter. В термофильных условиях некоторые синтетические волокна разрушаются В. subtilis, В. mycoides, Aerobacter aerogenes и некоторыми грибами. Есть данные, что в деградации высокомолекулярных полиэтиленов и нейлонов принимают участие грибы, вызывающие «белую гниль». С помощью ферментного комплекса, гидролизующего лигнин, эти микроорганизмы способны разлагать такие полимеры до растворимых олигомеров в условиях лимитации по углероду и азоту. Представителями этой группы микроорганизмов являются Phanerochaete chrysosporium и Trametes versicolor.

О процессах биоразрушения полимеров-ксенобиотиков в анаэробных условиях сведений нет. Только полимеры природного происхождения — полигидроксиалканоаты могут разлагаться микробными сообществами анаэробных илов очистных сооружений.

На способности микроорганизмов к разложению сложных органических веществ основан процесс биоремедиации, т.е. устранения загрязняющих агентов из окружающей среды посредством биологической активности. При этом есть две возможности его осуществления: либо стимулировать развитие активных микроорганизмов, уже имеющихся в окружающей среде, либо интродупировать в загрязненную область микроорганизмы с уже известной деструктивной активностью. Следует отметить, что в большинстве случаев такая интродукция не бывает успешной, так как для лабораторно полученных штаммов в природе не всегда удается создать оптимальные условия проявления их активности и, как правило, такие микроорганизмы менее конкурентоспособны, чем резидентная микрофлора. В различных природных местообитаниях доступность ксенобиотика для способных разрушить его организмов может быть разной, что во многом зависит от физико-химических свойств данного местообитания. Если свойства водной экосистемы довольно легко поддаются лабораторному моделированию, то такая гетерогенная система как почва может значительно изменять характеристики процессов, разработанных в лаборатории. Так как почва и подстилающие ее грунты могут рассматриваться как сочетания локальных областей с разными наборами физико-химических свойств, то при пространственной миграции загрязняющего вещества существенно меняются и факторы, влияющие на процесс его биоразрушения. Ксенобиотик может связываться с веществами гумуса и минеральных частиц как за счет сорбции, так и вступая в химические реакции, тем самым становясь малодоступным для микроорганизмов. Почвенные частицы могут создавать физический барьер между клетками и чужеродными веществами путем избирательной фильтрации через микропоры.

В качестве приема, стимулирующего разрушающую активность резидентных микроорганизмов, используют внесение в загрязненную область лимитирующих процесс элементов в доступной форме. Например, добавление азота и фосфора при разливе нефти на Аляске ускорило биодеградацию углеводородов, и за 16 месяцев 60—70% нефтяных загрязнений было ликвидировано. Многими исследователями отмечен феномен адаптации микроорганизмов в природных и искусственных местообитаниях, когда контакт с новым чужеродным соединением приводит к выявлению разрушающей активности в микробном сообществе, ранее не подвергавшемся воздействию этого ксенобиотика. При повторном попадании данного соединения такое сообщество осуществляет его преобразование уже с большей скоростью и при более высоких концентрациях. Это явление позволяет надеяться, что для любого вновь созданного вещества будут найдены микроорганизмы, способные его разрушать. Для пестицидов в настоящее время принято положение о том, что новое соединение допускается к применению, если может разлагаться микроорганизмами в природе без образования токсичных продуктов и за относительно короткое время.

В искусственных очистных сооружениях значительно больше возможностей применять полученные в лаборатории сверхактивные штаммы микроорганизмов-деструкторов или специально созданные микробные сообщества, в том числе и генноинженерные. Соответствующее аппаратурное оформление и технологические приемы позволяют создавать и поддерживать условия, оптимальные для проведения процесса биодеградации ксенобиотических веществ. Часто при этом возможно получение на выходе полезного продукта (биогаза, органических удобрений, металлов и т.д.).

Всегда следует помнить, что наряду с биоремедиацией, т.е. позитивной, с точки зрения человеческой деятельности, стороной биоразрушающей активности, есть и отрицательное проявление этого процесса, называемое биокоррозией. Под биокоррозией (биоповреждениями) понимают нежелательные изменения свойств промышленных и бытовых объектов и материалов, основанные как на непосредственной метаболической активности микроорганизмов, так и на выделении ими агрессивных продуктов жизнедеятельности. Поскольку оба эти явления (биоремедиация и биокоррозия) основаны на одном и том же свойстве микробного метаболизма, то среди микроорганизмов, вызывающих биоповреждения, логично ожидать выделения активных штаммов, способных использовать в своем обмене веществ чужеродные соединения. В перспективе выяснение видового состава микробных сообществ, осуществляющих процесс биодеградации, взаимосвязей в нем, а также изучение механизмов преобразования чужеродных веществ позволит понять и стимулировать процессы самоочищения в природных местообитаниях, создать эффективные системы микробной переработки промышленных и бытовых отходов и, в конечном счете, позволит снизить негативное антропогенное давление на природу.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >