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深海微生物為消除二惡英污染帶來新希望
只用一種普普通通的維生素,有的深海微生物就能將人類文明催生的最危險的一些化學(xué)品分解掉,它們是如何做到這一點(diǎn)的呢?最近,英國科學(xué)家解開了這個謎團(tuán)。
英國曼徹斯特大學(xué)(University of Manchester)的一名研究人員花了15個年頭,專門研究這些使用維生素B12來降低多氯聯(lián)苯、二惡英等有害物質(zhì)毒性的微生物。
除了深海之外,這些生物也生活在河流與池塘之中,它們能將這些可能致命且極具持久性的化學(xué)物質(zhì)分解掉。
在人體內(nèi),維生素B12在腦和神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)作中扮演關(guān)鍵角色。但一些微生物使用這種重要維生素的方式“跟我們已知的形式相去甚遠(yuǎn)”,曼徹斯特大學(xué)生物技術(shù)研究中心(Institute of Biotechnology)教授大衛(wèi)·雷斯(David Leys)表示。
“既已詳細(xì)了解了這種新奇的解毒機(jī)制,我們就可以著手復(fù)制該過程了!彼f,“我們希望,人類最終能夠以更為快速高效的方式,找到新的手段去對付世界上危害****的那些毒素!
其實,污染還能讓一些微生物茁壯成長,雷斯教授在一封電子郵件中對我說。他的研究中所涉及到的那種微生物來自深海,可以制造一種特定的酶,由此分解含有二惡英的殺蟲劑。
這種充當(dāng)污染克星的酶還有很多種形式,統(tǒng)稱還原性脫鹵素酶,能夠脫去污染物中的鹵素原子。之前有研究發(fā)現(xiàn),此類化合物中還有一些甚至能分解掉工業(yè)溶劑。
“我們已知,一些毒性****的污染物中都含有鹵素原子,而大多數(shù)生物系統(tǒng)對此類污染物分子束手無策。”雷斯教授說,“但有一些生物可以使用維生素B12脫掉其中的鹵素原子。”
為加速還原性脫鹵素酶的產(chǎn)生,雷斯教授利用基因工程構(gòu)造了一種快速生長的微生物,用以合成這種酶。然后,使用X射線晶體學(xué)生成3D圖像,看它們?nèi)绾螐挠泻瘜W(xué)物中脫除鹵素原子。
他補(bǔ)充道:“除了能幫助對付污染物的毒性和長期殘留問題外,我們相信,我們的發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)篩選環(huán)境或食物樣本的更好方式!
最廣為人知的一次二惡英污染出現(xiàn)在越戰(zhàn)期間,當(dāng)時美軍向越南各地的森林噴灑了數(shù)百萬加侖的橙劑,導(dǎo)致100多萬人殘疾或帶有出生缺陷。美國退伍軍人事務(wù)部(Department of Veteran Affairs)承認(rèn),有260萬美國軍人也深受其害。
據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)介紹,二惡英“是一類劇毒物質(zhì),可導(dǎo)致生殖和發(fā)育問題,損害免疫系統(tǒng),干擾激素,還可以導(dǎo)致癌癥”。它們屬于“12大危害物”,即一組被稱為持久性有機(jī)污染物的危險化學(xué)物質(zhì),主要在動物與人體的脂肪組織內(nèi)蓄積。二惡英的半衰期估計為7至11年,容易通過食物鏈向下傳遞。
紙張漂白、垃圾焚燒和特定殺蟲劑的生產(chǎn)等工業(yè)流程都會釋放二惡英,而它一旦進(jìn)入環(huán)境就會長期存在。二惡英不溶于水,由貝類等水生動物攝取,進(jìn)而對食用這些動物的人類構(gòu)成危害。肉類和乳制品中也會存在二惡英,只不過含量相對較低。
二惡英還曾被用于向烏克蘭總統(tǒng)維克托·尤先科(Victor Yushchenko)投毒,導(dǎo)致其因“氯痤瘡”而毀容。事情發(fā)生在2004年大選前夕。雖然留下了猙獰的傷疤,但尤先科最終還是奪取了政權(quán),這場大選后來被稱為“橙色革命”。
多氯聯(lián)苯的半衰期也很長,被用于電氣設(shè)備的制造。美國國會于1979年率先禁止了這種致命化學(xué)物質(zhì)的生產(chǎn)。過了二十多年,到2001年,《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》(Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants)禁止了其在全球范圍內(nèi)的生產(chǎn)。然而,多氯聯(lián)苯很難分解,至今很多垃圾填埋場和工業(yè)用地中仍能找到它們的身影。