In der Arktis vorkommende kälteresistente Bakterien können Rohöl abbauen

Die arktische Region wird vom Menschen aktiv erschlossen, wirkt sich jedoch negativ auf die Umwelt aus. Tatsache ist, dass arktische Böden, die wenig organische Stoffe enthalten, anfällig für die toxische Wirkung von Kohlenwasserstoffen sind, die durch die Nutzung von Dieselkraftstoff für Energie und Technologie dorthin gelangen.

Die Verschmutzung wird durch Permafrostbedingungen erschwert – Kohlenwasserstoffe sind im Boden „eingesperrt“. Dadurch ist es sehr schwierig, sie physisch aus dem Boden zu entfernen, ohne den Permafrost zu beschädigen.

Biologen haben herausgefunden, dass sich einige Bakterien an kaltes Klima und hohe Konzentrationen von Erdölprodukten angepasst haben – sie können im Permafrost wachsen und Kohlenwasserstoffe aus Erdöl umwandeln. Dies soll künftig der Bioremediation der Arktis, also der Selbstreinigung von Böden mithilfe von Bakterien, dienen.

„Die Arktis leidet chronisch unter den Folgen menschlicher Aktivitäten. Neben dem Klimawandel wirkt sich auch die industrielle Entwicklung der Region negativ aus. Sie hat zu einem Anstieg anthropogener Schadstoffe geführt, die unter nördlichen Bedingungen nur sehr schwer zu bekämpfen sind.“

„Das Vorhandensein von Permafrost führt zur Bildung von Verschmutzungszonen, in denen sich die meisten Kohlenwasserstoffe konzentrieren, und logistische Einschränkungen und klimatische Gegebenheiten in den nördlichen Regionen erschweren die Möglichkeit einer Rekultivierung. Die mechanische Reinigung kontaminierter Permafrostböden durch Aushub ist unerwünscht, da dies zur Folge hat.“ zur Zerstörung des Permafrosts an der Stelle der abgetragenen Schicht und zur Bildung von Kratern und Dolinen führen.“

„Eine der Lösungen für dieses Problem könnte eine biologische Behandlung sein, die direkt am Ort der Kontamination durchgeführt wird, die biologische Sanierung“, sagte Vladimir Myazin, Ph.D., ein Forscher an der RUDN-Universität.

Am Winogradsky-Institut für Mikrobiologie wurden vier Bakterienstämme der Gattungen Pseudomonas, Rhodococcus, Arthrobacter und Sphingomonas untersucht. Sie wurden aus ölverseuchtem Boden auf der Insel Alexandra Land im Franz-Josef-Land-Archipel im Arktischen Ozean isoliert. Im Labor wurden Bakterien in Öl bei Temperaturen zwischen -1,5 °C und 35 °C gezüchtet und Studien zu ihrem Stoffwechselpotenzial und ihren physiologischen Eigenschaften durchgeführt.

Die isolierten Stämme erwiesen sich als psychotolerant, das heißt, sie konnten nicht nur im Sommer schnell wachsen, sondern auch unter kalten Bedingungen, wenn andere Mikroorganismen inaktiv waren. Sie zersetzten natürliche Biopolymere (Xylan, Chitin) und azyklische Kohlenwasserstoffe linearer oder verzweigter Struktur (Alkane) und wandelten auch Phosphate in lösliche Formen um.

Wachstum bei negativen Temperaturen führte zu einer Veränderung des Spektrums der verwendeten Kohlenwasserstoffe und zu einer Verringerung der Bakteriengröße. Mikrobiologen analysierten außerdem das Genom des Bakteriums Sphingomonas sp. AR_OL41. Im entschlüsselten Genom wurden Gene entdeckt, die Enzyme kodieren, die für den Abbau von Alkanen verantwortlich sind, sowie andere Gene, die die Anpassung des Stammes an Kohlenwasserstoffverschmutzung und niedrige Temperaturen bestimmen.

„Diese Bakterien können zur Selbstreinigung arktischer Böden von Kohlenwasserstoffen beitragen. Sie haben das Potenzial für die biologische Sanierung nördlicher Gebiete.“

„Die gemeinsame Forschung von Biologen der RUDN-Universität mit Kollegen vom Winogradsky-Institut für Mikrobiologie wird fortgesetzt. Gemeinsame Projekte sind geplant, die darauf abzielen, die Struktur und das Funktionsprofil mikrobieller Gemeinschaften von Böden in der arktischen Zone zu untersuchen, die mit Ölprodukten und Schwermetallen kontaminiert sind“, sagte Vladimir Myazin, Ph.D., ein Forscher an der RUDN-Universität, sagte.

Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Mikroorganismen.