Nabídnou nám mikroorganismy pomocnou ruku při likvidaci ropných havárií?

Ročně se dostane do prostředí díky přirozeným průsakům zhruba 1,3 milionu tun ropy. Přesto zasažená oblast nezůstává trvale pokryta ropnými skvrnami. Proč? Děje se tak hlavně díky aktivitě mikroorganismů, které dokáží ropu degradovat. Mezi nejefektivnější konzumenty ropy patří zástupci rodů Alcanivorax, Cycloclasticus a Thalassolituus, které dokáží rozkládat různé větvené i nevětvené alifatické uhlovodíky a dokonce i polycyklické aromatické uhlovodíky, z nichž je ropa z velké části tvořena. Mikroorganismy si na ropné látky vyvinuly přirozené biodegradační dráhy a uhlovodíky přítomné v ropě jsou pro ně jediným zdrojem uhlíku a energie. Průsaky ropy do okolní půdy bývají většinou pozvolné, mikrobiální společenstvo má tak dostatek času na jejich zpracování. Pokud však dojde k ropné havárii srovnatelné s havárií v Mexickém zálivu v dubnu 2010, nedokáží si mikroorganismy s tak vysokým přísunem ropy poradit.

Může tedy člověk mikroorganismům nějak pomoci? V případě, že dojde ke katastrofě na otevřeném oceánu, není zatím mnoho možností jak podpořit činnost mikroorganismů. Pokud se však ropná skvrna dostane k pobřeží, existují v zásadě dvě možnosti, (1.) přinést přímo na místo bakterie schopné ropu degradovat, tzv. „vysetí“ nebo (2.) v místě havárie podpořit růst mikrobiálního společenstva. „Zasít“ lze buď bakterie, které byly izolovány z postižené oblasti a pomnoženy v laboratoři, nebo zcela nové, čisté bakteriální kultury s vysokou schopností ropné látky degradovat (viz víše zmíněné bakteriální rody). Tento postup má však zatím nejednoznačné výsledky. Mezi laboratorními pokusy a in-situ aplikací jsou bohužel propastné rozdíly. Bakterie vnesené do kontaminované oblasti naneštěstí nevykazují takovou účinnost jako v laboratoři. Příčinu problému nám možná pomůže objasnit pohled ze strany mikroorganismů v místě havárie. Bakterie schopné ropné látky využít pro svůj růst jsou v mikrobiálním společenstvu na místě havárie přítomné tak jako tak, i když jen v malém množství. Příval ropných látek vyvolá enormní změny ve složení přirozeného mikrobiálního společenstva, protože díky ropným látkám dojde k vytvoření přirozeného selekčního tlaku a ropu degradující bakterie začnou po velmi krátké době dominovat. To je zřejmě důvod, proč nově vnesené bakterie z laboratoře už moc užitku nepřinesou. Navíc se musejí vypořádat se zcela odlišným prostředím a s jiným množstvím živin, než na které byly zvyklé v laboratoři. V mnoha případech je přirozená mikroflóra přeroste a nově příchozí sousedy mezi sebe nepřijme.

Aby mikroorganismy mohly ropné látky účinně rozkládat, potřebují velké množství kyslíku. Využívají totiž jedinečné schopnosti speciálních enzymů, tzv. oxygenáz, jež vylučují do prostředí. Tyto enzymy si z okolí berou molekuly kyslíku a zabudovávají je do alifatických a aromatických uhlovodíků. Tím je přemění na alkoholy a organické kyseliny, se kterými si už „normální“ metabolismus bakterie hravě poradí. Jedním s indikátorů, že se tento přirozený mikrobiální proces rozběhl, je rapidní pokles koncentrace rozpuštěného kyslíku v okolí ropných skvrn. Tak to bylo také zaznamenáno v případě havárie v Mexickém zálivu. I tak ale degradace ropných látek běží z pohledu člověka velmi pomalu. 

Pokud tento proces nemohou výrazně urychlit vnesené nebo chcete-li „zaseté“ bakterie, můžeme nějak podpořit již přítomné mikrobiální společenstvo? Výzkumy ukazují, že ano. „Pokud bakteriím dodáme životně důležité prvky jako dusík a fosfor, výrazně urychlíme proces degradace ropných látek. V některých případech i o dny až týdny.“, říká Prof. Iam Head z Univerzity v Newcastlu. Aplikace živin in-situ byla použita již v roce 1976, kdy prokazatelně došlo k urychlení degradace v postižené oblasti. První velkoplošná aplikace této metody proběhla během havárie tankeru Exxon Valdez v roce 1989, kdy bylo zamořeno rozsáhlé pobřeží Aljašky. V té době to byla druhá největší ropná katastrofa v historii Spojených států. Do moře tehdy uniklo přes 100.000 m³ ropy.

Povzbudivým faktem je, že americká vláda prostřednictvím Americké grantové agentury vynakládá nemalé prostředky na financování výzkumu v této oblasti. Financované projekty se zaměřují jak na krátkodobý tak i dlouhodobý vliv ropných látek na mikrobiální společenstva. Snaží se pochopit jak biochemickou a genetickou podstatu degradace ropných látek, tak i nutriční požadavky bakterií.

Autor: Ing. Jiří Bárta, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Head, I. M., Jones, D. M. & Röling, W. F . M. Marine microorganisms  make a meal of oil. Nature Reviews Microbiology 4, 173–182 (2006).

Oil spills: microorganisms to the rescue? Nature Reviews Microbiology 8, 462 (July 2010).