Co roku kilka milionów ton ropy dostaje się do wód do oceanów, głównie w wyniku działalności człowieka. Giną lub są okaleczane tysiące ptaków i innych zwierząt, zniszczeniu ulegają całe ekosystemy. Koszty oczyszczania wód skażonych ropą naftową są ogromne, straty ponoszą rybacy i turystyka.

Są jednak organizmy, które dobrze się czują w środowisku skażonym ropą naftową. Występująca w wodach morskich i przybrzeżnych na całym świecie, w tym w Morzu Śródziemnym, Pacyfiku i Morzu Arktycznym bakteria Alcanivorax borkumensis żywi się ropą, szybko się rozmnażając w wyniku jej wycieków, a tym samym przyspiesza eliminację zanieczyszczeń.

W luźnym tłumaczeniu łacińska nazwa bakterii brzmi „alkanożerca z Borkum”. Borkum to niemiecka wyspa na Morzu Północnym, natomiast alkany to łańcuchowe węglowodory nasycone, takie jak pentan czy oktan, których dużo jest w ropie naftowej. A. borkumensis żywi się zarówno węglowodorami występującymi naturalnie w morzu, jak i zanieczyszczeniami po wyciekach ropy naftowej.

Jak powszechnie wiadomo, ropa i woda się nie mieszają, dlatego aby móc przyswajać swoje ulubione pożywienie, morskie bakterie potrzebują detergentu, który same wytwarzają – czegoś w rodzaju płynu do mycia naczyń. Chodzi o związek składający się z aminokwasu glicyny, cukru i kwasu tłuszczowego.

Badania nad mechanizmem wytwarzania tego związku przeprowadzili niemieccy naukowcy z Uniwersytetu w Bonn, Uniwersytetu RWTH w Akwizgranie, Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie oraz ośrodka badawczego Forschungszentrum Jülich (https://doi.org/10.1038/s41589-025-01908-1).

„Cząsteczki te mają część rozpuszczalną w wodzie i część rozpuszczalną w tłuszczach” — wyjaśnił prof. Peter Dörmann, biochemik z Uniwersytetu w Bonn. „Bakterie osiadają na powierzchni kropelek oleju, gdzie tworzą biofilm” - opisał.

Grupa robocza kierowana przez prof. Karla-Ericha Jaegera z Forschungszentrum Jülich i Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie przeprowadziła intensywne badania genomu bakterii.

„Zidentyfikowaliśmy klaster genów, który naszym zdaniem może odgrywać rolę w produkcji cząsteczki” — wskazał profesor Jaeger. I rzeczywiście, gdy geny tego klastra zostały „wyłączone”, bakterie utraciły zdolność do przyłączania się do kropelek oleju. W rezultacie wchłaniały mniej węglowodorów i rosły znacznie wolniej.

Doktorantka profesora Dörmanna, Jiaxin Cui, rozpracowała ścieżkę syntezy, za pomocą której A. borkumensis produkuje detergent. W procesie tym biorą udział trzy enzymy, krok po kroku składające cząsteczkę. Instrukcje dotyczące budowy tych biokatalizatorów zawarte są w trzech genach. Po przeniesieniu owych genów do innej bakterii także i ona zaczęła wytwarzać detergent.

Oprócz zdolności do wytwarzania detergentu, genom A. borkumensis koduje również mechanizmy umożliwiające łatwiejszą absorbcję azotu i fosforu z wody morskiej, a także chroniące przed szkodliwym dla mikroorganizmów promieniowaniem ultrafioletowym. Bakteria umie nawet oczyszczać otoczenie ze składników takich, jak arsen, rtęć, miedź i inne metale ciężkie.

Zdaniem autorów badań uzyskane wyniki mogą umożliwić wyhodowanie bardziej wydajnych szczepów bakterii degradujących ropę naftową. Naturalny detergent może mieć również zastosowania biotechnologiczne, na przykład przy wytwarzaniu kluczowych związków chemicznych z węglowodorów. Zdaniem autorów zdobyta wiedza może znaleźć zastosowanie także w medycynie. Powłoki mikrobiologiczne (biofilmy), czyli otoczone śluzem warstwy bakterii powstają zarówno na zdrowej skórze, jak i w przebiegu chorób zakaźnych.

Lepsze zrozumienie procesów dotyczących powstawania i funkcjonowania biofilmów może przynieść korzyści dotyczące poprawy zdrowia człowieka i zwalczania zakażeń bakteryjnych.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/