Milieu-ingenieurs maken het gemakkelijker om de bacteriesoorten te identificeren die verantwoordelijk zijn voor het vrijgeven van een vorm van arseen die de watervoorraden van miljoenen mensen wereldwijd vervuilt.

Een team van onderzoekers van het Utah State University College of Engineering heeft een nieuwe primer ontwikkeld - een hulpmiddel dat wordt gebruikt bij DNA-amplificatie - dat het proces van het identificeren van bacteriën in bodem- en grondwatermonsters vereenvoudigt. Van belang zijn de bacteriesoorten die zijn uitgerust met arsenaatreductasegenen. De genen stellen bacteriën in staat om natuurlijk voorkomend arseen om te zetten in een meer giftige versie van het element. De bevindingen van het team werden op 1 februari gepubliceerd in Toegepaste en milieumicrobiologie - een toonaangevend tijdschrift, over onderwerpen in de biotechnologie, microbiële ecologie, voedselmicrobiologie en industriële microbiologie.

De auteurs leggen uit dat verschillende bacteriën transformeren, of verminderen, arseen V - bekend als arsenaat - in arseen III - bekend als arseniet. Arseniet is giftiger voor de mens en is mobieler, wat betekent dat het gemakkelijker door de omgeving beweegt en het grondwater kan infiltreren.

Onderzoekers zeggen dat een beter begrip van de microbiële ecosystemen die arseniet vrijgeven een belangrijke eerste stap is in het verminderen van de prevalentie van arseenverontreiniging in grondwater.

"Arseenbesmetting is een van de grootste problemen in drinkwater over de hele wereld, " zei Dr. Babur Mirza, een onderzoeker bij USU's Utah Water Research Lab en hoofdauteur van het onderzoek. "Deze nieuwe primer maakt het voor ons gemakkelijker om te zien welke soorten bacteriën in een monster aanwezig zijn en of ze het gen hebben waarnaar we op zoek zijn."

De nieuwe primer - een korte DNA-streng die zich richt op het arsenaatreductasegen - helpt onderzoekers te identificeren welke bacteriën in een monster de genen hebben. Zonder deze primeur onderzoekers moesten de bacteriecellen eerst in een laboratorium laten groeien voordat ze hun DNA extraheren en het gen amplificeren. Dergelijke stappen verminderden vaak de microbiële diversiteit en leidden tot vertekende resultaten.

"Nu kunnen we eenvoudig de primer aan de reactie toevoegen en krijgen we kwantificeerbare kopieën van de reductasegenen, " zei Mirza. "De gekopieerde genen laten ons zien welke bacteriesoorten in het monster zitten en vertellen ons nieuwe informatie over de diversiteit van arsenaat-reducerende micro-organismen."

Als onderdeel van de studie, het team, onder leiding van co-auteur Dr. Joan McLean, heeft grondwatermonsters getrokken uit 20 particuliere putten in Cache County in het noorden van Utah. Uit de resultaten bleek dat 20 procent van de onderzochte putten arsenaat- en arsenietconcentraties boven de drinkwatergrens van 10 microgram per liter had. Onderzoekers testten vervolgens of de monsters met hoge arsenietconcentraties ook een overvloed aan genetisch materiaal van arsenaatreductase bevatten. Niet verrassend, ze vonden een directe match.

"We hebben een significante correlatie waargenomen tussen de overvloed aan reductasegen en arsenietconcentraties in de grondwatermonsters, "zei Mirza. "Wat dit betekent is dat waar we arseniet vinden, we kunnen microben verwachten met arsenaatreductasegenen en vice versa."

Mirza zei dat de nieuwe primer met succes de reductase-genen heeft geamplificeerd en het voor zijn team mogelijk heeft gemaakt om een ​​grote diversiteit aan arsenaat-reducerende micro-organismen te zien. Hij zei dat de nieuwe primers nuttig zullen zijn voor het bestuderen van bacteriën in verschillende omgevingen.

De auteurs zeggen dat er verschillende implicaties zijn voor de studie. McLean zei dat een compleet beeld van de diversiteit van arsenaatreducerende bacteriën in een bepaalde omgeving zou kunnen leiden tot verbeterde landgebruikspraktijken en bewustzijn van menselijke activiteiten die het probleem kunnen verergeren.

"Met deze nieuwe informatie die de diversiteit van arseen-reducerende micro-organismen beschrijft, we onderzoeken verder de relaties tussen deze organismen en hun biogeochemische omgevingen die resulteren in arseenverontreiniging van het grondwater."