Gli ingegneri ambientali stanno facilitando l'identificazione delle specie batteriche responsabili del rilascio di una forma di arsenico che contamina le riserve idriche di milioni di persone in tutto il mondo.

Un team di ricercatori del College of Engineering della Utah State University ha sviluppato un nuovo primer, uno strumento utilizzato nell'amplificazione del DNA, che semplifica il processo di identificazione dei batteri presenti nei campioni di suolo e acque sotterranee. Di interesse sono le specie batteriche dotate di geni dell'arsenato reduttasi. I geni consentono ai batteri di trasformare l'arsenico naturale in una versione più tossica dell'elemento. I risultati del team sono stati pubblicati il ​​1 febbraio in Microbiologia applicata e ambientale - una rivista leader, che trattano argomenti di biotecnologia, ecologia microbica, microbiologia alimentare e microbiologia industriale.

Gli autori spiegano che vari batteri si trasformano, o ridurre, arsenico V - noto come arsenato - in arsenico III - noto come arsenito. L'arsenite è più tossico per l'uomo ed è più mobile, il che significa che si muove più facilmente nell'ambiente e può infiltrarsi nelle acque sotterranee.

I ricercatori affermano che una migliore comprensione degli ecosistemi microbici che rilasciano arsenito è un primo passo importante per ridurre la prevalenza della contaminazione da arsenico nelle acque sotterranee.

"La contaminazione da arsenico è uno dei maggiori problemi dell'acqua potabile in tutto il mondo, " ha detto il dottor Babur Mirza, ricercatore presso lo Utah Water Research Lab dell'USU e autore principale dello studio. "Questo nuovo primer ci rende più facile vedere quali specie di batteri sono presenti in un campione e se hanno il gene che stiamo cercando".

Il nuovo primer - un breve filamento di DNA che prende di mira il gene dell'arsenato reduttasi - aiuta i ricercatori a identificare quali batteri in un campione hanno i geni. Senza questo primer, i ricercatori hanno dovuto prima far crescere le cellule batteriche in un laboratorio prima di estrarre il loro DNA e amplificare il gene. Tali passaggi spesso hanno ridotto la diversità microbica e hanno portato a risultati distorti.

"Ora possiamo semplicemente aggiungere il primer alla reazione e otteniamo copie quantificabili dei geni della reduttasi, " ha detto Mirza. "I geni copiati ci mostrano quali specie di batteri sono nel campione e ci forniscono nuove informazioni sulla diversità dei microrganismi che riducono l'arsenato".

Nell'ambito dello studio, Il gruppo, guidato dal co-autore Dr. Joan McLean, prelevato campioni di acque sotterranee da 20 pozzi di proprietà privata situati nella contea di Cache, nello Utah settentrionale. I risultati hanno mostrato che il 20% dei pozzi esaminati aveva concentrazioni di arsenato e arsenito al di sopra del limite di acqua potabile di 10 microgrammi per litro. I ricercatori hanno quindi verificato se i campioni contenenti elevate concentrazioni di arsenito avevano anche un'abbondanza di materiale genetico dell'arsenato reduttasi. Non sorprendentemente, hanno trovato una corrispondenza diretta.

"Abbiamo osservato una correlazione significativa tra l'abbondanza del gene della reduttasi e le concentrazioni di arsenito nei campioni di acque sotterranee, " disse Mirza. "Ciò significa che ovunque troviamo arsenito, possiamo aspettarci di trovare microbi con geni dell'arsenato reduttasi e viceversa".

Mirza ha affermato che il nuovo primer ha amplificato con successo i geni della reduttasi e ha permesso al suo team di vedere un'ampia diversità di microrganismi che riducono l'arsenato. Ha detto che i nuovi primer saranno utili per studiare i batteri in una vasta gamma di ambienti.

Gli autori dicono che ci sono varie implicazioni per lo studio. McLean ha affermato che un quadro completo della diversità dei batteri che riducono l'arsenato in un particolare ambiente potrebbe portare a migliori pratiche di utilizzo del suolo e alla consapevolezza delle attività umane che potrebbero esacerbare il problema.

"Con queste nuove informazioni che descrivono la diversità dei microrganismi che riducono l'arsenico, stiamo ulteriormente esplorando le relazioni tra questi organismi e i loro ambienti biogeochimici che provocano la contaminazione da arsenico delle acque sotterranee".