Les microbes mangeurs de pollution prospèrent dans le canal infâme de NYC

Pendant plus de 150 ans, industriel pollutionles déchets chimiques et les eaux usées ont coulé dans les Brooklyn Canal de Gowanus. La voie navigable de New York est souvent décrite comme l’un des plus contaminés Aux États-Unis. Il a été dragué et développé à partir d’une zone humide de marée et d’un ruisseau d’eau douce dans sa forme actuelle au milieu des années 1800, afin de servir de voie de transport de fret urbain. Bien que les papeteries, les usines de pétrole, les tanneries et les fabricants qui bordaient autrefois ses banques aient maintenant disparu, leur héritage de déversement toxique et de décharge – sans parler du débordement des égouts combinés qui se déverse toujours directement dans le canal.

«Il s’est accumulé de dix à vingt pieds de sédiments contaminés au fond du canal», dit Elizabeth Hénaffbiologiste informatique à l’Université de New York.

Pourtant, au milieu de toute cette boue toxique, la vie trouve un moyen. Les microbes dans les sédiments de Gowanus ont évolué des méthodes pour faire face et même subsister sur la contamination, selon de nouvelles recherches co-écrites par Hénaff. Des centaines d’espèces microbes robustes, équipées de dizaines de voies métaboliques pour briser la pollution, vivent au fond du canal, par L’étude publiée le 15 avril dans le Journal of Applied Microbiology. Ces bactéries, ces archées et ces virus séquettent lentement les métaux lourds et se frayent un chemin à travers certains des pires composés persistants dans la boue.

La doublure en argent de la catastrophe environnementale en slo-mo est que les ingénieurs et les biologistes pourraient avoir la possibilité d’exploiter ces superbulaires superfund pour aider à détoxifier le Gowanus et les sites pollués ailleurs. Ce processus connu sous le nom de biorestauration a été appliqué à des défis tels que le traitement des eaux usées et le nettoyage des déversements d’hydrocarbures, y compris l’incident d’Exxon Valdez en 1989 en 1989 en Alaska. De cette façon, les «boues» deviennent un «réservoir de solutions potentielles», dit Sergios-Orestis Kolokotronisco-auteur de l’étude et biologiste évolutif et épidémiologiste de la SUNY Downstate Health Sciences University.

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Pour découvrir le potentiel caché du canal, Hénaff, Kolokotronis et leurs collègues ont mené la première étude microbienne et génétique détaillée du Gowanus. Ils ont pagayé sur la fameuse voie navigable et prélevé des échantillons de sédiments à partir de la couche supérieure de crasse en contrebande à l’aide d’un tuyau en PVC. Ils ont également obtenu un noyau de sédiments plus profond d’un entrepreneur environnemental travaillant avec l’Environmental Protection Agency (EPA).

Obtenir simplement les échantillons n’a pas été une mince affaire. «Ce n’est pas la même chose que d’aller au parc et de ramasser du sol», explique Kolokotronis. «C’est dangereux pour toutes les personnes impliquées dans les canots», ajoute-t-il. Dans de nombreux cas, les chercheurs ont dû pénétrer pour accéder aux sites. Ensuite, il y a l’eau et la boue elle-même, ce qui a nécessité un équipement de protection individuelle complet pour minimiser le contact.

De retour dans le laboratoire, les scientifiques ont analysé l’ADN dans ces échantillons pour identifier les espèces présentes et creuser dans leur composition génétique. Ils ont comparé les données de Gowanus avec des organismes précédemment documentés et leurs fonctions d’autres bases de données.L’équipe a trouvé 455 espèces microbes différentes (y compris les extrémophiles de sel et de température), 64 voies métaboliques connues pour dégrader les contaminants organiques comme les phénols et le toluène, et 1 171 gènes liés à l’abtalon des métaux lourds. Ils ont également classé des milliers de grappes de gènes et de métabolites auparavant non traitées avec un potentiel de décomposition des polluants.

C’est la première étape de ce qui pourrait être un précieux projet à long terme, dit Max Häggblomun microbiologiste environnemental à l’Université Rutgers dans le New Jersey qui n’a pas été impliqué dans la nouvelle recherche. Le Gowanus est «une telle soupe chimique», dit Häggblom. « Cela le rend vraiment intéressant pour les microbiologistes, car c’est essentiellement un point chaud pour la sélection et l’évolution des micro-organismes avec la capacité de dégrader ces différents produits chimiques. »

Häggblom convient que le canal pourrait être une source utile d’organismes de lutte contre les toxines. Mais pour savoir avec certitude, nous aurions besoin d’expériences en laboratoire qui suivent la présence et la concentration des polluants au fil du temps dans un microcosme du mini-Gowanus.

Si les microbes peuvent vraiment décomposer la pollution, ils pourraient être «extraits» pour toutes sortes de projets de biorestauration. Les organismes cultivés et stockés dans les bioréacteurs pourraient aider à filtrer à travers l’eau et la boue contaminées. Alternativement, le déplacement légèrement les conditions environnementales d’une voie navigable (par exemple, l’ajout du bon mélange de nutriments) pour promouvoir les bactéries bénéfiques pourrait accélérer la récupération environnementale avec un coût et une perturbation minimaux. Les sédiments ont dragué par le projet d’assainissement de l’EPA Superfund en cours pourraient être rendus moins dangereux avant que la mise en rejeton en étant délibérément mélangée et imprégnée de ces insectes utiles.

Les résultats agissent également comme une vérité fondamentale des types de polluants dans le canal, disent Hénaff et Kolokotronis. «Ces registres tenu par microbie peuvent être plus précis que les registres tenus par l’homme», explique Kolokotronis. Les adaptations microbes prouvent la présence de toxines qui sont devenues autrement sans papiers dans la surveillance environnementale et la régulation de la voie navigable. «Il y a quelque chose de poétique dans la mémoire de ces organismes», ajoute-t-il. En plus de la science, les chercheurs ont également synthétisé leurs résultats Une exposition d’art public À propos de l’histoire et du microenvironnement du canal de Gowanus, appelé CANAL.

Selon Häggblom, c’est merveilleux, mais non surprenant, que ces types de microbes émerger régulièrement Dans de telles conditions hostiles. De nombreux micro-organismes peuvent échanger des gènes les uns avec les autres, permettant la propagation de traits utiles sans que chaque espèce passe individuellement par le gant de mutation et de sélection naturelle. Sous la pression d’essayer de survivre dans un environnement toxique, et sans les ressources standard pour la production d’énergie comme l’oxygène, les bactéries et les virus partagent fréquemment les solutions alternatives qu’ils proposent: y compris des méthodes d’utilisation des produits chimiques comme les PCB et les hydrocarbures à respirer, explique-t-il. «C’est la nature qui suit son cours.»

Pourtant, malgré le large éventail de microbes de grimpant de la pollution présents dans le Gowanus, ils ne sont pas capables de nettoyer complètement le canal par eux-mêmes. D’une part, bien que de nombreux micro-organismes séquestrent des métaux lourds comme le cobalt et l’arsenic, les micro-organismes ne peuvent pas réellement éliminer ces éléments toxiques. La seule façon de retirer les métaux est de les retirer de la voie navigable une fois qu’ils sont contenus. Les microbes pourrait Jouez un rôle dans le recyclage de ces métaux pour de nouvelles utilisations. «C’est une possibilité passionnante», explique Hénaff. De nombreux polluants du canal sont des ressources dans un contexte différent. «Beaucoup de métaux lourds parmi les contaminants toxiques sont extraits ailleurs pour servir de ressource pour la technologie et l’industrie», note-t-elle. Bien que cela nécessite encore une fois la collaboration sur le micro-organisme humain.

D’autres polluants organiques non métalliques présents dans le Gowanus peuvent être décomposés en formes non toxiques par des microbes seuls. Mais pas à la vitesse et à l’échelle idéales. Laissées à leurs propres appareils, les microbes prendraient des siècles ou même des millénaires pour se frayer un chemin à travers la contamination, explique Häggblom.

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Alors que le Gowanus continue de ragoût à l’air libre, il présente un risque de santé publique perpétuel – exposer les résidents à proximité Air et terre malsain. L’une des résultats de l’étude les moins agréables a été que le canal abrite également une grande variété de gènes pour la résistance aux antimicrobiens. Le danger est la raison pour laquelle l’EPA a travaillé pour draguer et plafonner les sédiments toxiques des Gowanus. En fin de compte, c’est probablement le bon appel, dit Hénaff.

Mais jusqu’à ce que les boues soient enterrées en permanence et que les microbes sont morts sous une pierre tombale en béton, pourquoi ne pas traiter le canal comme plus qu’une erreur? Pourquoi ne pas apprendre tout ce que nous pouvons du monde pollué que nous avons construit accidentellement?

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