Российские ученые нашли способ «подсветить» загрязнение почвы

Новый метод обнаружения опасных загрязнений

Специалисты Сургутского государственного университета (СурГУ) в составе научного коллектива разработали инновационный способ выявления заражения почвы дизельным топливом. Метод основан на том, что компоненты солярки способны «гасить» свечение особого светящегося белка — люциферазы. Результаты этой важной работы были опубликованы в международном научном журнале Toxics, сообщает РИА Новости.

Загрязнение грунта нефтепродуктами является серьёзной экологической проблемой, особенно в промышленных и нефтедобывающих регионах. Оно приводит к гибели микроорганизмов и растений, оставляя землю безжизненной на долгие годы. Как пояснил один из авторов исследования, проректор по науке и технологиям СурГУ Олег Сутормин, именно дизельное топливо часто становится главным загрязнителем почвы и водоёмов.

«В северных регионах процессы естественной деградации протекают медленнее, а оценка динамики очищения почв требует использования токсичных органических растворителей, несовместимых с биотестированием», — уточнил эксперт.

Как работает «светящийся» детектор

Учёные из СурГУ вместе с коллегами из Сибирского федерального университета и Института биофизики СО РАН предложили принципиально новый подход. Для оценки токсичности они используют биосовместимый органический растворитель в сочетании с водой и реакцией светящегося фермента.

«На первом шаге мы экстрагируем из почвы углеводороды: делать это, согласно нашим результатам, можно с помощью раствора диметилсульфоксида (ДМСО), который эффективно переносит углеводороды в биосовместимую среду. В итоговой биолюминесцентной смеси концентрация ДМСО остается умеренной — около 9 процентов, что обеспечивает стабильность ферментов. Затем к экстракту добавляются два фермента, и один из них излучает свет. Чем выше содержание углеводородов, тем сильнее подавляется биолюминесценция», — объяснил Олег Сутормин.

Эта технология выгодно отличается от существующих аналогов, которые обычно основаны на клеточных биотестах. Результат таких традиционных анализов часто зависит не только от уровня токсинов, но и от состояния самих клеток, что снижает точность и воспроизводимость измерений.

Уникальный баланс для точного анализа

Разработка учёных решает ключевую проблему: для анализа почвы необходимо было найти среду, в которую перейдут углеводороды, и которая при этом не разрушит структуру ферментов.

«Бесклеточные системы используются в контроле чистоты вод, воздуха и снега, но не для определения углеводородов в почве, для экстракции необходима среда, куда "перейдут" углеводороды, и при этом ферменты смогут существовать с сохранением правильной пространственной структуры. Нам удалось найти этот баланс», — добавил Сутормин.

Дополнительные исследования, включая молекулярно-динамическое моделирование, подтвердили, что выбранный растворитель в умеренных концентрациях не нарушает структуру ферментов, что гарантирует биосовместимость и точность метода.

Работа была выполнена при поддержке Российского научного фонда. Дальнейшее развитие этого перспективного направления продолжается в рамках стратегического проекта СурГУ «Химия нефти» федеральной программы «Приоритет-2030».