Ученые заставили бактерии выводить на чистую воду «канцерогенных» морских жителей северных морей
Компактные биосенсоры на основе генетически модифицированных бактерий, которые светятся при контакте с канцерогенами в воде, создали ученые МФТИ. С их помощью ученые обнаружили высокую концентрацию канцерогенов, которые могут вызывать рак путем повреждения ДНК в тканях ракообразных, морских пауков и тараканов, обитающих на дне Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых. Результаты исследования опубликованы в журнале Biochemistry (Moscow).
Ученые МФТИ в лаборатории. Фото предоставлено МФТИ.
тестовый баннер под заглавное изображение
Токсичные вещества поступают в моря со стоками с сельскохозяйственных полей, выбросами предприятий, нефтедобычи, судоходной деятельности и из других источников. Особую опасность представляют канцерогены, которые накапливаются в морских организмах и донных отложениях. По пищевой цепочке они могут попадать в рыб, включая сёмгу и форель.
Достоверно оценить степень загрязнения морских экосистем — сложная задача. Традиционные методы анализа требуют сложного лабораторного оборудования, многоэтапного процесса и часто не позволяют оценить реальное воздействие загрязнителей на живые организмы.
Ученые из МФТИ разработали альтернативное решение — lux-биосенсоры на основе генетически модифицированных бактерий Escherichia coli (кишечной палочки) и Bacillus subtilis (сенной палочки). В их ДНК ученые встроили гены биолюминесценции, которые заставляют бактерии светиться при окислительном стрессе, канцерогенном воздействии на ДНК и других повреждений клеток.
Образцы донных отложений отбирали с помощью дночерпателя «Океан-0,25». Затем донные организмы промывали от субстрата и идентифицировали, а после каждого отдельного бокоплава (их еще называют китовыми вшами), морского таракана или морского паука помещали в микропробирку и смешивали в единую субстанцию с пастеризованной морской воды (собранной на станции сбора).
На следующем этапе к этому соединению «подсаживали» генно-модифицированные кишечную или сенную палочки, то есть биосенсоры, и наблюдали, будут ли бактерии светиться, вырабатывая защитный ответ.
В исследовании ученые оценили содержание токсикантов в донных отложениях, собранных с глубины 35-300 метров во время экспедиций Баренцевом, Карском и море Лаптевых. Кроме того, они исследовали ткани беспозвоночных.
Высокая концентрация канцерогенных веществ обнаружилась в некоторых образцах бокоплавов, морского паука и морского таракана. Воздействие их на ДНК живых существ может приводить к мутациям и гибели клеток. Наибольшая активность таких веществ была выявлена в образцах организмов из Баренцева моря.
«В отличие от химических анализов воды, которые проводят в лаборатории, lux-биосенсоры выявляют не конкретные химические соединения, а их комплексное воздействие и накопление в морских организмах, – поясняет сотрудник лаборатории молекулярной генетики МФТИ Ульяна Новоятлова. – Исследование их тканей напрямую работает как система раннего предупреждения. Оно позволяет определить загрязнение водоёма ещё до того, как уровень вредных веществ станет опасным для человека. По сути, маленькие рачки, аккумулируя в себе токсичные агенты, становятся первыми индикаторами скрытой опасности для экосистемы, ведь они — важные составляющие пищевой цепи».
