Інфузорії проти бактерій: німецькі вчені шукають нові шляхи очищення води

Очисні споруди є невід’ємною складовою систем обробки води. Упродовж тривалого часу вважалося, що в Німеччині, де вимоги до якості прісної води надзвичайно високі, такі споруди цілком виконують свої завдання. Утім, експерти вже давно звертали увагу на те, що навіть у прісній воді, яка пройшла повний цикл очищення, подекуди знаходять підвищений вміст деяких біологічно активних субстанцій, зокрема, антибіотиків та гормональних препаратів.

Проте від липня, коли в одному зі струмків поблизу Франкфурта-на-Майні було знайдено небезпечний штам кишкової палички, особливо гостро постала проблема мікробіологічного забруднення прісних вод та їхнього очищення.

Грушоподібна інфузорія

Фахівець у сфері молекулярної біології Вольфганг Айхлер, співробітник відомства з охорони природи, навколишнього середовища та захисту прав споживачів землі Північний Рейн-Вестфалія, деякий час тому брав активну участь в одному з науково-дослідних проектів, головну роль в якому відігравала Tetrahymena pyriformis. Цей одноклітинний організм є представником класу війчастих інфузорій, які не тільки розповсюджені у прісних водоймах, але й широко використовуються в біологічних та медичних дослідженнях.

«Ця інфузорія має форму груші, - говорить Вольфганг Айхлер, - тому і називається у перекладі з латинської Тетрахимена грушоподібна. Цей організм з групи найпростіших є бактеріофагом, тобто харчується перш за все бактеріями, хоча й не відмовляється й від інших органічних часток відповідного розміру». За словами Айхлера, важливою особливістю цієї інфузорії стало те, що вона безперервно харчується протягом усього часу свого життя.

Мільярд бактерій в мілілітрі води

Ненажерливість інфузорій наштовхнула вченого на думку використовувати їх там, де виникає необхідність позбутися бактерій, а саме в воді, яка пройшла через очисні споруди. Вольфганг Айхлер говорить: «В основі ідеї містилося розуміння того, що методи очищення, які використовують сьогодні, по-перше, є дуже дорогими, а по-друге, не забезпечують стовідсоткову ефективність. Насправді вона становить 99,9 відсотка. Здавалося б, це також є дуже високим показником, проте якщо враховувати, що на вході в очисну споруду в одному мілілітрі води міститься від ста мільйонів до мільярда бактерій, то легко підрахувати, що означає ця відсутня одна десята відсотка».

Якщо згадати, що у воді зазвичай містяться ще й сліди антибіотиків, то стає зрозуміло, наскільки висока ймовірність формування резистентних штамів патогенних бактерій. Але чи зможуть інфузорії виправити ситуацію та знизити рівень мікробіологічного забруднення стічних вод?

Досліди і випробування

Разом із Арно Тідтке, науковим співробітником Інституту біології та генетики при Мюнстерському університеті, Вольфганг Айхлер перевіряв свою їдею під час низки лабораторних дослідів. Вчений говорить: «Зараз ми вважаємо, що цей метод із високою ймовірністю можна буде реалізувати на практиці. Стан справ такий: лабораторні експерименти завершені, сподіваюся, що невдовзі ми отримаємо можливість перейти до випробувань на якій-небудь модельній водоочисній споруді. Тоді й стане відомо, функціонує ця ідея чи ні». Досі остаточно не зрозуміло, як саме має виглядати схема такого очищення, проте вже зараз можна говорити про низку переваг, що має цей метод.

Дешево та ефективно

По-перше, він не потребує великих витрат, каже Вольфганг Айхлер: «Якщо мати на увазі енергоспоживання, то тут, власне, все обмежується вирощуванням стартової культури інфузорій та забезпеченням енергією електроприводу, що обертає фільтрувальний барабан».

По-друге, такий метод очищення дозволить видаляти не лише бактерії, а й молекули ДНК, що вільно плавають у воді. «Тетрахимена – ласунка, вона залюбки з’їдає все, що містить цукор, особливо коли немає бактерій або їх мало», - говорить Вольфганг Айхлер. У складі ДНК є дезоксирибоза – а це моносахарид, тобто, власне, цукор.

Джерелом молекул ДНК, що вільно плавають у воді, є загиблі бактерії. Інші бактерії, якщо вони захоплюють ці молекули ДНК, можуть набути небажаних властивостей, наприклад, резистентність до антибіотиків. Тому здатність інфузорій прибирати з води ДНК має величезне значення. Питання лише в тому, чи зможуть вони виявити свої можливості в умовах реальної водоочисної споруди.

Автор: Володимир Фрадкін, Альона Павленко

Редактор: Наталя Неділько