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2025-01-24 09:52:00
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「永遠の化学物質」から「永遠」を取り除く探求において、細菌は私たちの味方になるかもしれません。
パーフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル物質 (PFAS) のほとんどの修復には、それらを吸着して捕捉することが含まれますが、特定の微生物は実際に、これらの化学物質が環境中に長期間残留することを可能にする強力な化学結合を分解する可能性があります。
今回、バッファロー大学主導のチームは、少なくとも 3 種類の PFAS、そしておそらくさらに重要なことに、結合破壊プロセスで生じるいくつかの有毒な副産物を分解して変換できる細菌株を特定しました。
今月号に掲載されました トータル環境の科学、チームの研究により、 ラブリス・ポートゥカレンシス F11 (F11) は、100 日間の曝露期間後にペルフルオロオクタンスルホン酸 (PFOS) の 90% 以上を代謝しました。 PFOS は、最も頻繁に検出され、持続性のあるタイプの PFAS の 1 つであり、昨年米国環境保護庁によって危険物に指定されました。
F11 細菌は、100 日後にさらに 2 種類の PFAS のかなりの部分、つまり 5:3 フルオロテロマー カルボン酸の 58% と 6:2 フルオロテロマー スルホン酸の 21% を分解しました。
「PFAS の炭素原子とフッ素原子間の結合は非常に強いため、ほとんどの微生物はそれをエネルギー源として使用できません。 F11細菌株は、フッ素を切り取って炭素を食べる能力を発達させた」と、この研究の責任著者であるニューヨーク大学特別教授であり、UB芸術大学化学科のヘンリー・M・ウッドバーン教授であるダイアナ・アガ博士は述べている。および科学の博士号を取得し、UB RENEW Institute の所長を務めています。
PFAS 分解細菌に関するこれまでの多くの研究とは異なり、Aga の研究では、より短い鎖の分解生成物、つまり代謝物が考慮されていました。場合によっては、F11 はこれらの代謝産物からフッ素を除去したり、検出不可能な微量レベルまで分解したりすることさえありました。
この研究は、国立衛生研究所の一部である国立環境健康科学研究所によって支援されました。他の協力者には、ポルトガル カトリック大学、ピッツバーグ大学、ウォーターズ コーポレーションが含まれます。
好き嫌いのある人はPFASを好きになる
PFAS は、1950 年代以来、焦げ付き防止の鍋から消火材に至るまで、あらゆるものに広く使用されている遍在的な化学物質のグループです。
これらはどの細菌にとっても好まれる餌とはほど遠いが、汚染された土壌に生息する細菌の中には、炭素をエネルギー源として利用できるように、PFAS などの有機汚染物質を分解するように突然変異したものもある。
「細菌が過酷で汚染された環境で生き残れるのは、おそらく細菌が飢えずに周囲の化学汚染物質を食料源として利用することに適応しているからでしょう」とアガ氏は言う。 「進化を通じて、一部の細菌は化学的汚染物質を利用して増殖を助ける効果的なメカニズムを開発できるようになりました。」
ポルトガル・カトリック大学の研究協力者らは、1リットル当たり10,000マイクログラムのPFAS以外には炭素源を含まない密閉フラスコにF11を入れた。 100～194日間の潜伏期間の後、サンプルはUBに輸送され、そこでの分析によりF11がPFASの一部を分解したことが判明した。
これらのサンプルで検出されたフッ化物イオンのレベルの上昇は、細菌が炭素原子を代謝できるように、F11 が PFAS のフッ素原子を切り離したことを示していました。
「炭素とフッ素の結合は、PFAS の分解を非常に困難にしているため、それらを分解することが重要なステップです。重要なのは、F11がPFOSをより小さな断片に切り刻んだだけでなく、それらのより小さな断片からフッ素を除去していたことです」とウィジャヤヘナ氏は言う。
残された代謝産物の一部には依然としてフッ素が含まれていましたが、194 日間 PFOS に曝露された後、F11 は 3 つの PFOS 代謝産物からフッ素さえも除去しました。
「注意点として、これらのサンプルには、現在の検出方法では検出できないほど微小な他の代謝物が含まれている可能性があります」とアガ氏は言う。
PFASを望ましいメニューに
UBの研究者らは、今回の研究は良いスタートだとしているが、F11が供給されたPFASのかなりの部分を生分解するのに100日かかり、他に消費できる炭素源がなかったと警告している。
研究チームは現在、たとえ成長率を高める可能性のある競合エネルギーの選択肢がある場合でも、F11にPFASをより早く消費させる方法を研究する予定だ。
「私たちは、PFAS と並行して代替炭素源を導入することの影響を調査したいと考えています。しかし、その炭素源が多すぎて分解しやすい場合、細菌はPFASにまったく触れる必要がないかもしれません」とアガ氏は言う。 「私たちはF11コロニーに成長するのに十分な食料を与える必要がありますが、PFASを利用可能なエネルギー源に変換する動機を失うほど十分な食料を与えてはなりません。」
最終的には、F11 が PFAS で汚染された水と土壌に配備される可能性があります。これには、下水処理場の活性汚泥内で菌株が増殖する条件を作り出すことや、汚染された場所の土壌や地下水に細菌を直接注入すること（バイオオーグメンテーションと呼ばれるプロセス）が含まれる場合があります。
「下水活性汚泥システムでは、処理プラント内の既存の細菌集団に特定の菌株を追加することで、望ましくない化合物の除去を促進できます」とアガ氏は言います。 「バイオオーグメンテーションは、環境中のPFAS修復についてはまだ研究されていない有望な方法です。」
参照： ウィジャヤヘナ MK、モレイラ IS、カストロ PML 他Labrys portucalensis F11 による PFAS 生分解: 鎖短縮の証拠と、PFOS、6:2 FTS、および 5:3 FTCA の代謝産物の同定。 科学総合環境。 2025;959:178348。土井： 10.1016/j.scitotenv.2024.178348
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