Könnten Farbkodierte Bakterien Helfen, Ölverschmutzungen Zu Erkennen?

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Farbcodierte bakterien können ölflecken und andere chemische unfälle erkennen. Erfahren sie mehr über farbkodierte bakterien und wie sie biotechnologisch hergestellt werden.

- Während einer Ölpest wird flüssiges Erdöl in die Umwelt freigesetzt, und die schwarze klebrige Substanz deckt alles ab, was sie berührt: Boden, Wasser und Wildtiere. Zwischen 1970 und 2007 wurden bei Vorfällen auf der ganzen Welt fast 6.062.712 Tonnen (5,5 Millionen Tonnen) Öl verschüttet [Quelle: The International Tanker Owners Pollution Federation]. Die mit jeder Bereinigung verbundenen Kosten werden durch eine Kombination von drei Faktoren beeinflusst: Ort des Vorfalls, Art des verschütteten Öls und Menge des verschütteten Öls. Antwort und Strategie für die Bereinigung basieren ebenfalls auf diesen Faktoren. Die Standardreaktion auf Ölverschmutzungen umfasst Reinigungsausrüstung und -techniken, bestehend aus mechanischer Eindämmung (wie Ausleger, Barrieren und Abschäumer), chemischen und biologischen Methoden (einschließlich Dispergiermitteln zum Aufbrechen des Öls), physikalischen Methoden (wie Druckwäsche) und Schrecken Taktik, um die Tiere in sicherer Entfernung zu halten

Die Verwendung von Techniken wie Dispergiermitteln oder mechanischer Rückgewinnung zur Beseitigung eines Offshore-Auslaufs kostet durchschnittlich 7.350 USD pro Tonne Öl. Die Kosten für die Bereinigung von Küstenverlusten steigen aufgrund der zusätzlichen Schäden an der Küste auf durchschnittlich 147.000 bis 294.000 USD pro Tonne [Quelle: Etkin]. Da die Ausrüstung an den Unfallort gebracht werden muss, was häufig eingeflogen wird, können entfernte Leckagen manchmal logistische Probleme verursachen.

In den Vereinigten Staaten ist die mechanische Eindämmung derzeit die beliebteste Wiederherstellungsmethode, sie kann jedoch nur etwa 10 bis 15 Prozent eines Überlaufs beseitigen [Quelle: Europäische Kommission, GD Umwelt]. Mikrobiologen läuten eine umweltfreundlichere Technik ein: die biologische Sanierung durch biologische Heilmittel. Bioremediation behandelt Schadstoffe (z. B. Ölkatastrophen oder kontaminiertes Grundwasser) mit Bakterien, die biologisch hergestellt wurden, um Schadstoffe abzubauen. Dazu noch hinzufügen Biolumineszenz Sie erhalten Bakterien, die nicht nur Öl verzehren, sondern auch auf Ölverschmutzungen und andere Umweltschadstoffe aufmerksam machen, die aus Rohren oder Lagertanks in Wasser oder Boden gelangen.

Bakterielle Biolumineszenz-Biosensoren

Wissenschaftler können Bioingenieurorganismen - sogar Mäuse - biolumineszent machen.

Wissenschaftler können Bioingenieurorganismen - sogar Mäuse - biolumineszent machen.

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Biolumineszenz ist ein sichtbares Licht, das von einem lebenden Organismus ausgestrahlt wird, wie das Leuchten eines Glühwürmchens oder einer Qualle. Bei den biotechnologisch hergestellten Bakterien, die als biologische Heilmittel eingesetzt werden, handelt es sich um einzellige Organismen, die nicht natürlich leuchten, sondern von Wissenschaftlern dafür modifiziert werden. Die veränderten Bakterien tragen jeweils eine Reporterprotein und einen Sensor.

Beginnen wir mit der Bedeutung des Reporterproteins. Biolumineszenz ist eine chemische Reaktion, die durch einen enzymkatalysierten Prozess ausgelöst wird: Die Enzyme, die Licht erzeugen, werden als Enzym bezeichnet Luciferinund die, die der Katalysator sind, werden genannt Luciferase. Der Reporter ist für diese enzymatische Aktivität verantwortlich, die Biolumineszenz-Energie freisetzt und den Bakterien ihre Farbe gibt. Sie werden das blau-grüne Leuchten dieser Bakterien im Ozean nicht sehen; Das Reporterprotein ist unter einem Mikroskop oder mit einem speziellen Lichtaufnahmegerät sichtbar.

Der Sensor ist die Methode, mit der die Bakterien kontinuierlich nach bestimmten Chemikalien suchen, die von den Wissenschaftlern bestimmt werden, die die Organismen biotechnologisch entwickeln. Es ermöglicht den Bakterien auch, die Konzentration und Verteilung von Schadstoffen zu erkennen und festzustellen, ob sie sich ausbreiten oder nicht.

Bioremediale Behandlungen sind im Vergleich zu herkömmlichen Chemikalien und Geräten eine relativ billige und einfache Wiederherstellungsmethode. In ersten Studien hat sich gezeigt, dass Bakterien die Fähigkeit haben, Ölverschmutzungen schneller als herkömmliche Techniken zu beseitigen und dabei die Schädigung der Ökosysteme zu reduzieren.

-Eine Umgebung, die reich an Phosphor und Stickstoff ist (wasserlösliche Düngemittel, die in natürlichen Elementen wie Sojabohnen-Lecithin und Vogelausscheidungen vorkommen), fördert das Gedeihen der Bakterien. Sie fressen giftige Abfälle und hinterlassen Kohlendioxid und Wasser als einzige Nebenprodukte ihres Verbrauchs. In einer solchen Umgebung wurde festgestellt, dass bioremediale Behandlungen innerhalb von 18 Tagen 87 Prozent des Öls entfernen [Quelle: Europäische Kommission, GD Umwelt]. Wenn die Nahrung (in diesem Fall Kohlenwasserstoffe) ausgeht, sterben die biotechnologisch erzeugten Bakterien ab.

Zwar sind die Bakterien aufgrund ihrer Unfähigkeit, sich im Freien gut zu vermehren, und wegen ihres natürlichen Todeszyklus für die Freisetzung in der Natur sicher, doch ist es aufgrund der genetischen Veränderung der Vorschriften oft schwierig, sie einzusetzen. Zurzeit neigen die Bakterien, die zum Verschlingen von Ölverschmutzungen verwendet werden, zu natürlich vorkommenden Arten, die nach Giftmüll schmecken.

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Andere Verwendungen für biolumineszierende Bakterien

Biolumineszierende Bakterien können Ihnen auch dabei helfen, lebensmittelbedingte Krankheiten zu vermeiden. Fleisch und andere rohe tierische Produkte, die nicht ordnungsgemäß behandelt oder gekocht werden, bergen ein Krankheitsrisiko durch Lebensmittelkontamination, insbesondere durch Salmonellenbakterien. Wissenschaftler haben Salmonellenstämme mit einem biolumineszenten Gen hergestellt, das es den Bakterien ermöglicht, in Echtzeit zu sehen, wenn sie auf Lebensmittelprodukten wachsen. Diese Art der Bildgebung könnte zu Fortschritten bei der Lebensmittelsicherheit führen.

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