Nya supermikrober ”äter” oljespill
av Kai Finell Forum 1977-15, sida 08-09, 12.10.1977
Nya supermikrober ”äter” oljespill
Med dagens enorma petroleumproduktion och — transporter kan inte ekologiskt katastrofala råoljespill undvikas. En viss beredskap och olika skadeneutraliseringsmetoder finns men långt ifrån tillfredsställande. Ur ekologisk synvinkel är naturens egna motåtgärder ofta mer adekvata än både eld, absorbtionsmedel och allehanda sönderdelande kemikalier — tyvärr dock alltför långvariga sedda i mänskligt kort generationsperspektiv.
ww De senaste årens forskning har därför inriktats på studium och teknologisk utveckling av råoljekonsumerande levande mikroorganismers digestionsförmåga. General Electries forskningscenter i USA kan redan visa upp lovande laboratorieresultat. En helt ny människodanad råoljeslukande supermikrob, med remarkabelt mångsidig kolväteaptit, har skapats.
Numera känner man minst 70 naturliga oljeätande mikroorganismer. Ett 30-tal bakterier, lika många trådsvampar plus ett dussin jästslag
Pärmbilden:
Dr Ananda M Chakrabarty vid General Electrics forskningscenter i USA har på genetisktteknisk väg skapat en supermikrob för miljönyttig snabbrening av oljespill i vatten. Flaskorna på bilden innehåller bägge råolja plus vatten. Några superbakterier har tillsatts den högra flaskan och redan girigt kastat sig över sin kolvätemåltid. De runda fläckarna på ”kulturplattan” till vänster är små kolonier av den märkliga mikroorganismen med stabila arvsanlag från inte mindre än fyra olika, i naturen förekommande, oljeätande bakterier.
är kapabla att sönderdela, från en till några få av råoljans många kolvätekomponenter.
Det förargliga är att var och en av dessa organismtyper har en utpräglat individuell och alltför snäv petroleumdietlista. Den nära till hands liggande idén med blandade bakteriekulturer för snabb sönderdelning av oljan med hjälp av ett brett register kolvätekonsumerande mikrober har emellertid hittills slagit slint. Olika oljeätande mikroorganismers avfallsprodukter är nämligen, för det mesta, antingen giftiga eller tillväxthämmande för mikrobkulturens övriga arter. Forskningens mål har därför, under de senaste åren, inriktats på utveckling av en helt ny supermikroorganism kapabel att ensam och snabbt bryta ner så många olika råoljekomponenter som möjligt. :
Med hjälp av modern avancerad genetisk ingenjörsteknik har detta nu lyckats i General Electric Research and Development Center i Schenectady, N.Y. Helt är problemet ingalunda ännu löst men resultaten antyder en framkomlig väg till snabb och miljövänlig bekämpning av oljespillsolyckor.
Sexuell korsning Den remarkabla levande organis man nu skapat har visat sig mäktig att konsumera cirka två tredjedela av kolvätena i normal petroleumsand, omvandlande dem till proteinformer som i sin tur kan föda, i stället för döda, en mängd maritima livsformer.
Denna laboratoriemikrob metaboliserar dessutom råoljan mångfalt snabbare än någon annan känd levande organism. General Electrics dr Ananda M Chakrabarty och hans forskarteam koncentrerar sig just nu på att kreera ytterligare en liknande supermikrob, lämpad att ta hand om de av råoljans återstående kolvätebeståndsdelar som den förstnämnda supermikroben ratar. Principiellt är det hela egentligen fråga om genmanipulation genom sexuell korsning av arvsanlagen, I. praktiken dock betydligt svårare än, så att säga, naturliga kopulationsmetoder. Avelsprodukten ska därtill inte bara ha alla de genetiska önskade egenskaperna. Den får inte bli steril utan tvärtom kunna föröka sig i påfallande snabb takt,
Koloni av den första, genetiskt-tek niskt tillverkade, mångsidigt och snabbt kolvätekonsumerande mikroorganismen i full färd med sitt uppdrag och fortplantning. Fotot taget med 28 000 gångers linjär förstoring.
FORUM 15/77
Plasmider
Det första framsteget bestod i upptäckten att de oljeätande bakteriernas genetiska kod för de enzymer som möjliggör kolvätekonsumtionsförmågan låg i en speciell DNA (deoxyribonukleinsyra)-dubbelring. Men dessa märkliga mikroceller innehöll ytterligare en «separat, mindre, dubbelring av DNA, kallad ”plasmid”.
Nästa upptäckt var att dessa plasmider kunde överföras mellan in bördes besläktade organismer genom en process påminnande om sexuell förening.
Chakrabarty upptäckte vidare att man med hjälp av lämplig temperatur, reaktionstid och näring kunde överföra flera än en enda främmande plasmid från en cell till en annan. Dessvärre visade sig sådana organismer vara ärftligt instabila och oförmögna att föra över alla nyförvärvade arvsanlag till följande generation.
Den svårigheten övervann GE Plasmid
Conjugation Ö
Conjugation II
Conjugation III
SEXUAL CONIUGATION PROCESS
Skiss över det första lyckade c$‘netik-ingenjörskonstverket — en oljeätande superbakterie med stabil genetisk information från fyra olika organismer.
Lodrätt mest till vänster:
En bakteriecells genetiska information finns i två punkter: kromosomen, i form av en stor dubbelsträngad DNA (deoxyribonukleinsyra)-ring, plus dess s.k. plasmid, dvs. en mindra dubbelsträngsring av DNA. Genaral Electrios dr Ananda M Chakrabarty har, genom kombination av plasmiderna från fyra Olika arter oljeätande bakterier, skapat en ”superbakterie” med samtliga fyra bakteriers alla arvsanlag.
Rutorna uppe till höger:
Tekniken att överföra plasmider från en besläktad oljaätande organism till en annan (1) inbegriper en process liknande sexuell förening (conjugation). Under proceduren (2) skjuts den ena av plasmid A’s DNA-strängar in I organismen innehållande plasmiden B. Plasmid A’s bägge enkelsträngar kopierar därefter sig själva (3), resulterande i (4) en organism innehållande både plasmid A och B. Tekniken upprepas tre gånger I följd (1, II, III) för att skapa Chakrabartys ”människogjorda” superbakterie, med stabil genetisk information från fyra olika organismer. Ytterligare manipulationer med bl.a. ultraviolett bestrålning sammanlänkar det genetiska materialet i de olika plasmiderna så att de reproduceras oförändrade i alla kommande generationer.
FORUM 15/7 vetenskaparna slutligen genom knepet att med ultraviolett bestrålning av värdorganismerna åstadkomma ett slags bindande bryggbildning inom de olika plasmiderna, som därigenom blev stabila nog att identiskt reproducera sig själva.
Bot mot sinande oljekällor
GE-forskarna är övertygade om att liknande genetiska ingenjörsprocesser i framtiden ska kunna tillämpas också på andra mikroorganismer. Exempelvis för utveckling av bakteriearter för snabb omvandling av råoljespill till proteinrik cellmassa lämplig, inte bara som föda för maritima småvarelser, utan också större djur och rent av människor. Andra bakteriesorter kan måhända specialiseras till hjälp att öppna sinande petroleumkällor. Dessa organismer skulle särskilt anpassas för konsumtion av de vaxartade kolväten som ofta täpper till oljegrundens porer när källan börjar bli trycklös och slutpumpad..
Omöjligt anses inte heller att skapa bakterier med förmågan att äta, och därigenom anrika, fyndigheter av sådana grundämnen som guld och platina. Ett lockande sätt att enkelt utnyttja värdefulla malmådror av så låg koncentration att utvinning med konventionella tekniska hjälpmedel inte är lönsam.
Kal Finell
Källor: ”Use of “Genetically Engineered Multi-Plasmid Microorganisms for Rapid Degradation of Fuel Hydrocarbons”, by D A Friedlo, J] R Mylroie and A M Chakrabarty. ”General Electric Information” by Peter Van Avery. HI.: General Electrics egendom.