การกินขยะ: แบคทีเรียเพื่อการบำบัดทางชีวภาพ

Jerry Sims รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์พืชผล U of I และหัวหน้าฝ่ายวิจัยบริการวิจัยการเกษตรของ USDA และ Andres Gomez นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก Medellín ประเทศโคลอมเบีย กำลังทำงานเกี่ยวกับหลุมฝังกลบที่เรียกว่า "El Morro" ในย่าน Moravia Hill ของ Medellín ซึ่งทำหน้าที่เป็นที่ทิ้งขยะของเมืองตั้งแต่ปี พ.ศ. 2515 ถึง พ.ศ. 2527 ในช่วงเวลานั้น ผู้คนหลายพันคนเดินทางมายังเมืองจากพื้นที่ชนบทเพื่อหนีปัญหาสังคมที่หลากหลาย ไม่มีที่อยู่อาศัยหรืองานสำหรับพวกเขา ดังนั้นพวกเขาจึงหาเลี้ยงชีพด้วยการเก็บขยะจากกองขยะนี้และสร้างบ้านบนนั้น "มีภาพที่น่ากลัวของไซต์นี้บนอินเทอร์เน็ต" ซิมส์กล่าว “มีอยู่ช่วงหนึ่ง มีคนเกือบ 50,000 คนอาศัยอยู่ที่นั่น พวกเขาปลูกผักบนดินที่ปนเปื้อนและสูบน้ำดื่มด้วยมือจากกองขยะ” ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ รัฐบาลโคลอมเบียได้ตัดสินใจย้ายผู้คนไปยังละแวกใกล้เคียงที่มีเงื่อนไขที่ดีกว่า จากนั้นพวกเขาก็ตัดสินใจดูว่าเป็นไปได้ไหมที่จะทำความสะอาดพื้นที่และเปลี่ยนเป็นสวนสาธารณะ น่าเสียดายที่วิธีแก้ปัญหาที่น่าเชื่อถือที่สุด - การขุด ขยะ และกำจัดมัน - ไม่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจในโคลอมเบีย ปัญหาอีกประการหนึ่งคือไม่มีบันทึกว่ามีอะไรอยู่ในการถ่ายโอนข้อมูล "เห็นได้ชัดว่าสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาหลักของการปนเปื้อน" โกเมซกล่าว "ฟีนิล คลอรีนไบฟีนิล และสารประกอบทุกชนิดที่บางครั้งทำความสะอาดได้ยากมาก" ศาสตราจารย์สามคนจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติโคลอมเบียในเมเดยิน ได้แก่ เฮอร์นัน มาร์ติเนซ กลอเรีย คาดาวิด-เรสเตรโป และคลอเดีย โมเรโน ได้พิจารณาแนวทางนิเวศวิทยาของจุลินทรีย์ พวกเขาออกแบบการทดลองเพื่อตรวจสอบว่าการบำบัดทางชีวภาพซึ่งใช้สารชีวภาพ เช่น แบคทีเรียหรือพืชเพื่อกำจัดหรือทำให้สารปนเปื้อนเป็นกลางสามารถใช้ในการทำความสะอาดไซต์ได้หรือไม่ โกเมซซึ่งกำลังทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาโทในขณะนั้นได้ร่วมมือกับพวกเขา เขาถูกตั้งข้อหาค้นหาว่ามีจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในดินที่สามารถกินคาร์บอนในสารปนเปื้อนที่ท้าทายที่สุดได้หรือไม่ นี่ไม่ใช่งานเล็กน้อย ตามที่ซิมส์อธิบายว่า "อาจมีแบคทีเรียประมาณ 10,000 สายพันธุ์และเชื้อราจำนวนใกล้เคียงกันในดิน 1 กรัม" งานของ Gomez นั้นซับซ้อนยิ่งขึ้นเนื่องจากวัสดุบนเนินเขานั้นหลวมและมีรูพรุนด้วยช่องว่างอากาศและช่องว่างซึ่งเป็นผลมาจากสิ่งสกปรกที่ถูกโยนทิ้งทับซ้อนกันเป็นชั้นๆ ของขยะ เนื่องจากโครงสร้างทางกายภาพที่ผิดปกติและระดับของสารปนเปื้อน จึงไม่มีความชัดเจนว่าชุมชนแบคทีเรียพื้นเมืองจะมีความซับซ้อนและมีประสิทธิภาพเท่ากับการบำบัดทางชีวภาพเช่นเดียวกับที่พบในดินตามปกติหรือไม่ โกเมซวิเคราะห์แบคทีเรียที่ระดับความลึกต่างๆ บนเนินเขาที่ลึกลงไปถึง 30 เมตร เขาพบชุมชนจุลินทรีย์ที่ดูเหมือนจะมีลักษณะทั่วไปของแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดทางชีวภาพ ชุมชนดูเหมือนจะมีสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่คาดว่าจะทนต่อการดูหมิ่นสิ่งแวดล้อมหรือการจัดการ จากนั้นโกเมซมาที่ห้องทดลองของซิมส์ที่ U of I โดยได้รับทุนจาก American Society for Microbiology เพื่อทำการตรวจสอบไอโซโทปเสถียร ซึ่งเป็นการทดสอบเพื่อเชื่อมโยงความหลากหลายและหน้าที่ที่เขาไม่สามารถทำได้ในโคลอมเบีย สารปนเปื้อนจะถูกระบุด้วยไอโซโทปหนักซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวติดตามที่สามารถตรวจจับได้ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการย่อยสลายทางชีวภาพ ผลลัพธ์ของเขายืนยันว่าชุมชนแบคทีเรียมีหน้าที่ในการบำบัดทางชีวภาพ ด้วยความร่วมมือกับผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาของจุลินทรีย์ Tony Yannarell ผู้ช่วยในการวิเคราะห์ความหลากหลายของจุลินทรีย์ เขาระบุว่าสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องมีการเปลี่ยนแปลงในทุกความลึก จากผลลัพธ์เหล่านี้ รัฐบาลโคลอมเบียจึงตัดสินใจดำเนินโครงการบำบัดทางชีวภาพโดยใช้สิ่งมีชีวิตพื้นเมือง หนึ่งในศาสตราจารย์ที่ทำงานในการศึกษานำร่องกำลังมองหาวิธีที่จะให้สารอาหารพิเศษแก่จุลินทรีย์เพื่อเร่งกระบวนการ อีกโครงการหนึ่งใช้วิธีการบำบัดด้วยพืชซึ่งใช้พืชในการดูดซับโลหะหนัก โกเมซ ย้อนรอยรักแรก จุลชีววิทยาสัตว์ ในขณะที่เขาอยู่ที่ U of I เขาได้พบกับศาสตราจารย์ด้านสัตวศาสตร์ Bryan White และตอนนี้กำลังทำงานในระดับปริญญาเอก ศึกษาจุลินทรีย์ของไพรเมต