От яда к удобрению
Кандидат химических наук Антон Миндубаев, ИОФХ им. А. Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН
Белый фосфор технической чистоты — «жёлтый фосфор» — краеугольный камень всей химии фосфора.
Для белого фосфора до недавнего времени биодеградация не была известна. Несколько лет назад наш коллектив из Института органической и физической химии им. А. Е. Арбузова совместно с Казанским федеральным университетом взялся найти микроорганизмы, способные обезвреживать столь токсичное и агрессивное вещество. Первые же эксперименты дали неожиданный результат: при внесении водной эмульсии белого фосфора в культуральную среду* начинал расти плесневый гриб чёрный аспергилл Aspergillus niger. Среда изначально была стерильной, и чёрный аспергилл мог появиться в ней только благодаря белому фосфору, то есть само вещество оказалось обсеменённым спорами этого грибка. Рост грибов в такой среде свидетельствует о превращении белого фосфора, который считается сильнейшим ядом (биоцидом), в необходимый для микроорганизмов фосфат. Ведь исходная питательная среда содержала все необходимые для роста микроорганизмов вещества, кроме соединений фосфора, без которых их развитие невозможно.
Таким образом, нам удалось подобрать штамм микробов, способных переводить ядовитый фосфор, по сути, в удобрение — ведь фосфаты активно используются в этом качестве в сельском хозяйстве.
Дальнейшие эксперименты по выращиванию грибов проводили в среде, содержащей до 1% (масс.) белого фосфора. Это соответствует превышению предельно допустимой концентрации белого фосфора в сточных водах в пять тысяч раз, а в питьевой воде — в сто миллионов раз! В этих условиях аспергилл растёт и даже размножается, образует жизнеспособные споры.
Обнаруженный штамм микроорганизмов для биодеградации белого фосфора уже идентифицирован методами генетического анализа и направлен во Всероссийскую коллекцию микроорганизмов (ВКМ). Теперь мы исследуем, как грибку удаётся адаптироваться к жизни в столь неблагоприятных условиях!
Чтобы проверить, что происходит в культуральной среде, мы снимали спектры ядерного магнитного резонанса во время роста микроорганизмов. Оказалось, что в средах с живыми микробами белый фосфор и его токсичные производные и впрямь постепенно окисляются до фосфата, тогда как в контроле — в стерильной среде — окисление вообще не идёт до конца, наряду с фосфатом остаются ядовитые соединения с промежуточной степенью окисления — фосфиты и гипофосфиты. Гриб же «съедает» фосфаты, образовавшиеся из белого фосфора, и включает их в свою биомассу.
Остаётся надеяться, что данный научный факт не останется курьёзом, интересным, но непрактичным, а будет основой для разработки эффективного метода решения экологических проблем.
Комментарии к статье
* Культуральные среды — жидкие либо твёрдые субстанции, в состав которых входят специальные питательные вещества, необходимые для роста микроорганизмов, животных клеток, растительных тканей и прочих биологических объектов.
Статьи по теме
Читайте в любое время
