Bioresources for Control of Environmental Pollution

Abstract

Environmental pollution is one of the biggest threats to human beings. For practical reasons it is not possible to stop most of the activities responsible for environmental pollution; rather we need to eliminate the pollutants. In addition to other existing means, biological processes can be utilized to get rid of toxic pollutants. Degradation, removal, or deactivation of pollutants by biological means is known as bioremediation. Nature itself has several weapons to deal with natural wastage and some of them are equally active for eliminating nonnatural pollutants. Several plants, microorganisms, and some lower eukaryotes utilize environmental pollutants as nutrients and some of them are very efficient for decontaminating specific types of pollutants. If exploited properly, these natural resources have enough potential to deal with most elements of environmental pollution. In addition, several artificial microbial consortia and genetically modified organisms with high bioremediation potential were developed by application of advanced scientific tools. On the other hand, natural equilibria of ecosystems are being affected by human intervention. Rapid population growth, urbanization, and industrialization are destroying ecological balances and the natural remediation ability of the Earth is being compromised. Several potential bioremediation tools are also being destroyed by biodiversity destruction of unexplored ecosystems. Pollution management by bioremediation is highly dependent on abundance, exploration, and exploitation of bioresources, and biodiversity is the key to success. Better pollution management needs the combined actions of biodiversity conservation, systematic exploration of natural resources, and their exploitation with sophisticated modern technologies.

Povećanje učinkovitosti bioremedijacije na razini gena

“…1 Uz to što priroda ima moć uklanjanja tvari nastalih prirodnim putem, neki od tih procesa jednako su uspješni i kada se radi o onečišćujućim tvarima antropogenog porijekla. 2 Poznate su mnoge vrste biljaka, mikroorganizama i nižih eukariota koje upotrebljavaju onečišćujuće tvari iz okoliša kao hranjive tvari. 3 Ako se pravilno upotrebljavaju, prirodni izvori imaju dovoljan potencijal za uklanjanje većine elemenata koji uzrokuju onečišćenje okoliša.…”

“…16,17 Pritom se mogu upotrebljavati mikroorganizmi koji su prisutni u okolišu ili mikroorganizmi koji nisu pronađeni u okolišu a poznata su im biotransformacijska svojstva. 2,18,19 Osim navedenog, mogu se upotrebljavati mikroorganizmi dobiveni genetičkim inženjerstvom.…”

“…Iako primjena bioremedijacije izvan onečišćenog područja nije praktična za onečišćenja velikog razmjera, prednost takvog pristupa je naglašena ukoliko se žele oporabiti vrijedne tvari iz onečišćenog medija. 2,20,21,22 Tablica 1 -Mikroorganizmi s bioremedijacijskim potencijalom uklanjanja onečišćujućih tvari 23 Kako bi se uspješno uklonilo onečišćenje bioremedijacijom, potrebno je dobro razumijevanje fizikalno-kemijskih svojstava onečišćenog područja i mikrobnih zajednica (tablica 1) koje su uključene u proces. 10,[23][24][25] Upotreba mikroorganizama u procesu bioremedijacije ima velik potencijal uspješnog uklanjanja onečišćenja iz okoliša, ali nedostatak informacija o čimbenicima koji utječu na rast i metabolizam različitih mikrobioloških vrsta ograničava njihovu uporabu.…”

“…Kao rezultat navedenih postupaka dobiva se metagenomička knjižnica koja sadrži velik broj fragmenata DNK. 2,50 Pomoću njih je moguće izvršiti pretragu specifične sekvencije, odnosno redoslijeda gena koji su odgovorni za određenu funkciju, a mogu se upotrebljavati i u svrhu istraživanja funkcionalne i genske raznolikosti mikroorganizama.…”

“…U tom se slučaju gen za aktivnost iz drugog organizma koji nije prikladan za upotrebu u bioremedijaciji iz praktičnih razloga "ubacuje" u prvi organizam. 2,10 Genetički Problem može nastati u slučaju kada modificirani organizmi prevladaju nad autohtonima jer tada dolazi do ugrožavanja ekološke ravnoteže. Također, protok gena između genetički modificiranog i prirodnog organizma možda je i najveći rizik prilikom upotrebe modificiranih organizama u bioremedijaciji in situ jer se na taj način može prenijeti otpornost na antibiotike u patogene mikroorganizme.…”