Rice University-onderzoekers hebben een door bacteriën overgedragen gen ontdekt dat helpt bij het afbreken van een vorm van dioxaan, een grondwaterverontreiniging en vermoedelijk kankerverwekkend. De ontdekking zou de basis kunnen zijn voor een broodnodige tool om te beslissen hoe verontreinigde locaties moeten worden behandeld.

Onderzoek door het Rice-lab van burgerlijk en milieu-ingenieur Pedro Alvarez vond een nieuw gencluster in Mycobacterium dioxanotrophicus PH-06, een schimmelachtige bacterie die in staat is om 1, 4-dioxaan als enige bron van koolstof en energie. De microbe werd in 2009 ontdekt in het sediment van een met dioxaan verontreinigde rivier in Zuid-Korea.

In een eerdere studie, het Rice-team decodeerde de volledige genoomsequentie van de bacterie. Hoewel het zich duidelijk voedde met dioxaan, het bevatte geen goed bestudeerd gen dat werd gevonden in een andere microbe waarvan bekend is dat deze de biologische afbraak van dioxaan in gang zet.

Maar de hele genoomsequentie onthulde de aanwezigheid van een nieuw propaanmono-oxygenase-gencluster dat een enzym tot expressie brengt, waarvan de onderzoekers zeiden dat het waarschijnlijk ook de biologische afbraak van dioxaan zal initiëren. "Dit is belangrijk omdat het laat zien dat dioxaan-afbrekende genen meer divers zijn dan eerder werd aangenomen, ' zei Allvarez.

De nieuwe studie verschijnt in het tijdschrift Environmental Science &Technology Letters van de American Chemical Society.

Dioxaan wordt op grote schaal gebruikt als stabilisator voor gechloreerde oplosmiddelen en wordt vaak aangetroffen als een co-verontreiniging op duizenden vervuilde locaties, volgens de onderzoekers. De chemische stof is zeer goed oplosbaar in water, loogt gemakkelijk uit in het grondwater en is bestand tegen natuurlijke biologische afbraak, zei Allvarez.

Hij zei dat de ontdekking milieu-ingenieurs zou moeten helpen bij het vinden van de beste manier om verontreinigd grondwater te behandelen.

"De huidige benaderingen voor sanering van locaties zoals 'pump and treat' of in situ chemische oxidatie zijn niet geschikt voor grote en verdunde dioxaanpluimen die voorkomen op duizenden verontreinigde locaties, "zei hij. "Voor zulke pluimen, gecontroleerde natuurlijke afbraak (MNA) kan de meest kosteneffectieve benadering zijn.

"Echter, MNA wordt onderbenut op door dioxaan aangetaste locaties omdat we geen betrouwbare analytische hulpmiddelen hebben om beslissingen te ondersteunen om het te selecteren of af te wijzen, " hij zei.

Het genencluster zou kunnen worden gebruikt als een sonde om te testen op de aanwezigheid van dioxaanafbrekers in grondwater. Als degraders aanwezig zijn, de site kan het beste worden overgelaten om dioxaan op natuurlijke wijze te elimineren, maar met voortdurende monitoring. De genencluster biedt een basis voor het minimaliseren van fout-negatieven bij het zoeken naar dioxaanafbrekers op verontreinigde locaties, zei Allvarez.

"Er is een dringende behoefte aan deze moleculaire hulpmiddelen vanuit economisch oogpunt, " zei hij. "Onze nieuwe gensonde kan oordeelkundige MNA-selectie verlichten en aanzienlijke kosten vermijden die verband houden met dure en marginaal effectieve saneringsalternatieven."