Российские учёные выяснили, как чёрная плесень разлагает трибутилфосфат

Микроскопический гриб Aspergillus niger, обычно воспринимаемый как бытовая неприятность, получил новое назначение в биотехнологии. Он устойчив к токсичным веществам и способен расти в экстремальных условиях, что исследователи используют для утилизации одного из опасных промышленных загрязнителей — трибутилфосфата (ТБФ). Исследование опубликовано в Biology Bulletin Reviews и в журнале «Микология и фитопатология».

ТБФ — это органическое соединение, эфир ортофосфорной кислоты и н-бутанола. Оно представляет собой вязкую, бесцветную жидкость, плохо растворимую в воде, и активно взаимодействует с металлами. Применение ТБФ широко: при переработке отработанного ядерного топлива, выделении урана и плутония, в составе флотационных реагентов для разделения металлов (цирконий, гафний), при производстве пластификаторов, гербицидов, пеногасителей и гидравлических жидкостей.

Мировое производство ТБФ достигает десятков тысяч тонн в год. Остатки вещества обнаруживаются не только в промышленных стоках, но и в почве, воде, воздухе, продуктах питания, а иногда — даже в тканях человека, включая плаценту. ТБФ относится к органофосфатам с высокой токсичностью. Он ингибирует ферменты, такие как ацетилхолинэстераза, бутирилхолинэстераза, липазы и протеазы, нарушая передачу нервных импульсов и работу мышц, что может привести к снижению двигательной активности, параличу дыхания и гибели водных и наземных организмов.

Липофильность ТБФ позволяет ему проникать через биологические мембраны и накапливаться в тканях, особенно в жировой и печёночной. Уже при низких концентрациях он губителен для водных микроорганизмов, рачков и рыб. В экспериментах среда с ТБФ при 50-кратном разбавлении убивала 25% инфузорий Paramecium caudatum за час, а при 8-кратном — 60% рачков Artemia salina.

Создание безопасных методов утилизации ТБФ стало актуальной задачей. Ранее показано, что два штамма Aspergillus niger (F-4815D и «дочерний» F-4816D) способны использовать токсичный белый фосфор как источник фосфора. Это подтолкнуло исследователей из Казанского национального исследовательского технологического университета, Казанского научного центра РАН, Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН и Российского университета дружбы народов проверить возможность использования ТБФ.

Грибы выращивали на среде Чапека с 0,01% ТБФ, как при наличии, так и при отсутствии неорганических фосфатов. Оба штамма выжили, а F-4816D, созданный искусственным отбором, показал наибольшую устойчивость. В отсутствие других источников фосфора его рост даже усиливался, что позволяет предположить расщепление ТБФ на дибутилфосфат, монобутилфосфат, а затем — на неорганический фосфат и бутанол, используемые в метаболизме гриба.

Таким образом, стойкость Aspergillus niger к токсинам превратилась в преимущество. Штамм F-4816D может колонизировать загрязнённые зоны и выполнять роль биологического детоксиканта. Возможные применения включают создание биофильтров и биореакторов для очистки промышленных сточных вод от ТБФ и связанных металлов, а также рекультивацию почв в районах добычи и переработки руд, что особенно актуально для регионов с развитой горнодобывающей и ядерной промышленностью, включая Мурманскую область.

Читайте также: