Российские ученые предложили новый способ очистки почвы от несимметричного диметилгидразина (также известного как гептил) – высокотоксичного компонента ракетного топлива. Исследователи установили, что «содружество» бактерий Bacillus subtilis KK1112 и неприхотливых кормовых растений эффективно снижает токсичность для живых организмов среды, загрязненной этим веществом и продуктами его неполного окисления. Новый подход можно будет применять для восстановления загрязненных территорий вблизи космодромов и ракетных полигонов. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Bioremediation Journal.
Проростки костреца безостого (Bromus inermis), люцерны гибридной (Medicago varia) и тимофеевки луговой (Phleum pratense) при выращивании с B. Subtilis KK1112 (+KK1112), несимметричным диметилгидразином (+UDMH) и их комбинацией (+UDMH +KK1112). Источник: Novoyatlova et al. / Bioremediation Journal, 2025.
Исследователи из МФТИ, Российского биотехнологического университета и ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии с помощью селекции вывели штамм бактерий Bacillus subtilis KK1112, способный выживать в экстремальных условиях – при концентрациях несимметричного диметилгидразина, превышающих предельно допустимые в 200 000 раз. Эти бактерии не просто устойчивы к ядовитому веществу, но и активно участвуют в его преобразовании в безопасные соединения.
Биологи добавили препарат из бактерий к четырехдневным проросткам широко распространенных и неприхотливых кормовых трав:
Эти культуры могут расти в засушливых условиях и в засоленной почве, поэтому в перспективе их будет удобно использовать на практике в аридных зонах запусков космических аппаратов.
Часть образцов в течение недели выращивали в обычной воде, а часть – в воде с раствором несимметричного диметилгидразина. Затем авторы проверили, остались ли в образцах раствора, где был несимметричный диметилгидразин, токсичные продукты его окисления. Токсичность загрязненной среды до и после обработки бактериями и проростками растений авторы исследовали с помощью бактериальных люминесцентных биосенсоров, способных выявлять токсичные вещества, в том числе соединения, стимулирующие мутагенез за счет повреждения ДНК.
Оказалось, что бактерии Bacillus subtilis KK1112 эффективнее всего дезактивируют токсикант при использовании вместе с проростками костреца безостого. Такое сочетание микроорганизмов и растений практически полностью нейтрализовало токсическое действие производных несимметричного диметилгидразина. При этом бактерии не только очищали среду, но и защищали проростки от вредных соединений, позволяя им нормально развиваться даже в присутствии загрязнения. Так, в отсутствии микроорганизмов несимметричный диметилгидразин на 60% замедлил рост корневой системы и надземных органов растений, чего не наблюдалось при добавлении Bacillus subtilis. Это указывает на то, что выделенный авторами штамм можно использовать в сельском хозяйстве в качестве пробиотика для растений.
По сути, мы создали природную систему очистки, в которой бактерии и растения совместно разрушают опасные соединения и восстанавливают плодородие почвы. Это экологически чистый и экономически выгодный способ решения серьезной экологической проблемы. Разработка открывает новые возможности для восстановления территорий, пострадавших от запусков ракет. Подобные консорциумы можно подобрать и для других промышленных загрязнений, а их эффективность можно оценить с помощью наших биосенсоров.