Кіріспе
Қоршаған ортадағы ластаушы заттарды ыдырату немесе тоқтату үшін саңырауқұлақтарды пайдалану процесі. Микоремедиация (көне грек тілінен μύκης (mukēs) – "саңырауқұлақ" және латын тілінде "тепе-теңдікті қалпына келтіру" мағынасын беретін "remedium" жұрнағынан құралған) – бұл биоремедиацияның бір түрі, онда қоршаған ортаны залалсыздандыру үшін саңырауқұлақтарға негізделген ремедиациялық әдістер қолданылады. Саңырауқұлақтардың зиян келтірген ортадан немесе сарқынды судан ластаушы заттардың кең спектрін жоюдың арзан, тиімді және экологиялық тұрғыдан қауіпсіз жол екені дәлелденген. Бұл ластаушы заттарға ауыр металдар, органикалық ластаушылар, тоқыма бояғыштары, былғары өңдеуге арналған химиялық заттар, мұнай отындары, полициклді ароматты көмірсутектер, фармацевтикалық және жеке гигиена өнімдері, сондай-ақ құрлықта, тұщы суларда және теңіз ортасындағы пестицидтер мен гербицидтер жатады. Ремедиацияның қосалқы өнімдері – ферменттер (мысалы, лакказа), жеуге жарамды немесе емдік саңырауқұлақтар сияқты құнды материалдар бола алады, бұл ремедиация процесін одан да пайдалы етеді. Кейбір саңырауқұлақтар дәстүрлі ремедиациялық әдістердің тым қымбат немесе қолдануға келмейтін, өте суық немесе радиоактивті ортада ластаушы заттарды биологиялық ыдыратуға көмектеседі.
Mycoremediation (from ancient Greek μύκης (mukēs), meaning "fungus", and the suffix remedium, in Latin meaning 'restoring balance') is a form of bioremediation in which fungi based remediation methods are used to decontaminate the environment. Fungi have been proven to be a cheap, effective and environmentally sound way for removing a wide array of contaminants from damaged environments or wastewater. These contaminants include heavy metals, organic pollutants, textile dyes, leather tanning chemicals and wastewater, petroleum fuels, polycyclic aromatic hydrocarbons, pharmaceuticals and personal care products, pesticides and herbicides in land, fresh water, and marine environments. The byproducts of the remediation can be valuable materials themselves, such as enzymes (like laccase), edible or medicinal mushrooms, making the remediation process even more profitable. Some fungi are useful in the biodegradation of contaminants in extremely cold or radioactive environments where traditional remediation methods prove too costly or are unusable.
Ластаушы заттар
Саңырауқұлақтар, олардың ерекше емес ферменттерінің арқасында, көптеген заттардың түрлерін, соның ішінде дәрілік заттар мен хош иістерді, бактериялардың ыдырауына төзімді, мысалы парацетамол (ацетаминофен деп те аталады) сияқты заттарды ыдырата алады. Мысалы, Mucor hiemalis қолдану арқылы дәстүрлі су тазарту кезінде зиянды заттар, мысалы фенолдар мен шарап құю қалдық суларының пигменттері, рентгендік контрасттық заттар және жеке күтім өнімдерінің құрамы бұрынғыдай зиянды емес түрде ыдыратылуы мүмкін. Микоремедиация – төмен құнмен шешілетін әдіс, көбінесе қымбат жабдықтар қажет етпейді. Сондықтан, ол көбінесе шағын көлемді қолдануларда, мысалы, тұрмыстық сарғыш суды микофильтрациялау және өнеркәсіптік сарғыш суды фильтрациялау сияқты жағдайларда қолданылады. 2015 жылғы зерттеуге сәйкес, микоремедиация полициклдік ароматты көмірсутектердің (ПАҚ) топырақтағы биологиялық ыдырауына да көмектеседі. Креазотпен сіңген топырақтарда ПАҚ-тың жоғары концентрациясы болады, ал оның таралуын тоқтату үшін микоремедиация ең табысты стратегия болып табылады.
Металдар
Металлдардан болатын ластану өте кең таралған, себебі олар электрокапталдау, тоқыма, бояу және былғары сияқты көптеген өнеркәсіптік процестерде қолданылады. Бұл өнеркәсіптердің сарқынды сулары жиі ауыл шаруашылығына пайдаланылады, сондықтан олар құйылған экожүйеге тікелей зиян келтіруден бөлек, металдар азық тізбегі арқылы алыс жердегі тірі организмдер мен адамдарға да енуі мүмкін. Микоремедиация – бұл мәселені шешудің ең арзан, тиімді және экологиялық таза жолдарының бірі. Көптеген саңырауқұлақтар гипераккумуляторлар болып табылады, сондықтан олар кейін жою үшін уыттарды жеміс денелерінде шоғырландыра алады. Бұл әдетте ұзақ уақыт бойы ластаушы заттарға ұшыраған және жоғары төзімділікке ие болған популяцияларға тән. Гипераккумуляция жасуша бетінде биосорбция арқылы жүреді, онда металдар мицелийге өте аз мөлшерде жасуша ішіне сіңіріліп, пассивті түрде өтеді. Pleurotus, Aspergillus, Trichoderma сияқты әртүрлі саңырауқұлақтар теңіз ортасында, сарқынды суларда және құрлықта қорғасын, кадмий, мырыш, мыс, бор, темір және мырыш сияқты металдарды жоюда тиімді екені дәлелденді. Кейбір саңырауқұлақтардың топырақтан металдарды алу қабілеті биоиндикатор ретінде пайдалы болуы мүмкін, ал саңырауқұлақ жеуге жарамды болса, бұл мәселе тудыруы мүмкін. Мысалы, Солтүстік жарты шардың көп бөлігінде кездесетін, кең таралған жеуге жарамды саңырауқұлақ (Coprinus comatus) сынаптың өте жақсы биоиндикаторы бола алады. Саңырауқұлақтың металдарды сіңіру қабілеті ортадан құнды металдарды алу үшін де қолданылды. Мысалы, Финляндияның VTT техникалық зерттеу орталығы микофильтрация техникасын қолдану арқылы электрондық қалдықтардан 80% алтынды қалпына келтіргенін хабарлады.
Органикалық ластаушылар
Саптар – экожүйедегі маңызды сапротрофты организмдердің бірі, себебі олар заттарды ыдыратуда өте тиімді. Ағаш шірітетін саңырауқұлақтар, әсіресе ақ шірік, жасушадан тыс ферменттер мен қышқылдарды бөліп шығарады, олар лигнин мен целлюлозаны – өсімдік талшығының екі негізгі құрылыс блогын – ыдыратады. Бұл – көптеген органикалық ластағыштарға құрылымдық жағынан ұқсас, ұзақ тізбекті органикалық (көміртек негізіндегі) қосылыстар. Олар мұны іске асыру үшін кең ауқымды ферменттерді пайдаланады. Полициклдік ароматты көмірсутектер (ПАК) жағдайында – біріктірілген, өте тұрақты, полициклдік ароматты сақиналары бар күрделі органикалық қосылыстар – саңырауқұлақтар теңіз ортасымен қатар өте тиімді. Бұл ыдырату процесіне қатысатын ферменттер лигнинолитикалық болып табылады және лигнин пероксидазасын, әмбебап пероксидазаны, марганец пероксидазасын, жалпы липазаны, лакказаны және кейде клеткаішілік ферменттерді, әсіресе цитохром P450-ді қамтиды. Саңырауқұлақтар басқа да токсиндерді зиянсыз қосылыстарға ыдырата алады, мысалы, мұнай отындары, қалдық сулардағы фенолдар, ластанған топырақтағы полихлориленді бифенил (ПХБ) Pleurotus ostreatus арқылы, полиуретанды аэробикалық және анаэробтық жағдайларда, мысалы, эквадорлық саңырауқұлақтың екі түрі Pestalotiopsis қолданылатын полигон төңкерілістеріндегі жағдайларда және тағы да басқалар. Ыдырау механизмдері әрқашан да нақты емес, себебі саңырауқұлақ ластағыштарды жоюда жеке тиімді емес, одан кейінгі микробиологиялық белсенділіктің алғышарты болуы мүмкін.
Пестицидтер
Пестицидтермен ластану ұзақ мерзімді болуы мүмкін және ыдырау процестері мен қоректік заттар айналымына маңызды әсер етеді. Сондықтан, оларды ыдырату қымбатқа түсіп, қиын болуы мүмкін. Мұндай заттардың ыдырауына көмектесетін ең көп қолданылатын саңырауқұлақтар – ақ шірік саңырауқұлақтары, олар лакказа және марганец пероксидаза сияқты жасушадан тыс лигнинолиттік ферменттерінің арқасында осындай компоненттердің көп мөлшерін ыдырата алады. Мысалдарға эндосульфан инсектициді, имазалил, тиофанат метил, ортофенилфенол, дифениламин, ағын сулардағы хлорпирифос және сазды-құмды топырақтағы атразин жатады.
Түстер
Бояулар қағаз басу, тоқыма өндірісі сияқты көптеген салаларда қолданылады. Олар көбінесе ыдырауға төзімді және кейбір жағдайларда, мысалы, кейбір азо бояулары сияқты, қатерлі ісік тудырушы немесе басқа да зиянды заттар болып табылады. Саңырауқұлақтар бояуларды лигнолиттік ферменттері арқылы, әсіресе лакказа ферменті арқылы ыдыратады, сондықтан ақ шіру саңырауқұлақтары ең көп қолданылады. Микоремедиация малахит жасыл, нигрозин, негізгі фуксин және Aspergillus niger, Phanerochaete chrysosporium түрлерімен, сондай-ақ биологиялық ыдырау процестеріне қарсы тұратын қатерлі ісік тудырушы Конго қызыл және Pleurotus қолданылып, Тікелей көк 14 сияқты бояуларды залалсыздандыру үшін арзан әрі тиімді технология болып дәлелдеді.
Фиторемедиациямен синергия
Фиторемедиация – бұл аумақты тазарту үшін өсімдіктерге негізделген технологияларды қолдану. Көптеген құрлық өсімдіктері саңырауқұлақтармен симбиотикалық қарым-қатынас жасай алады, бұл екі организмге де пайдалы. Бұл қарым-қатынас микориза деп аталады. Зерттеушілер фиторемедиацияның микориза арқылы күшейтілетінін анықтады. Микоризалық саңырауқұлақтардың өсімдік тамырларымен симбиотикалық қарым-қатынасы қоректік заттардың сіңірілуіне және өсімдіктің биотикалық және абиотикалық стресс факторларына, мысалы, ризосферадағы биожетімді ауыр металдарға төтеп беру қабілетіне көмектеседі. Арбускулярлы микоризалық саңырауқұлақтар (АМС) ауыр металдармен байланысатын және осылайша олардың биожетімділігін төмендететін белоктарды өндіреді. Микоризалық саңырауқұлақтар арқылы топырақтан ластаушы заттарды жою микоризоремедиация деп аталады. Микоризалық саңырауқұлақтар, әсіресе АМС, кейбір өсімдіктердің фиторемедиациялық қабілетін едәуір жақсарта алады. Бұл негізінен АМС-нің болуынан өсімдіктердің ластаушы заттардың салдарынан сезінетін стресі азаяды, сондықтан олар көбірек өсіп, биомассаны көбірек өндіре алады. Ризосфераның жалпы денсаулығын арттыру бактериялар популяциясының өсуіне әкеледі, бұл биоремедиация процесіне де үлес қосады. Бұл байланыс көптеген ластаушы заттармен тиімді екені дәлелденді, мысалы, қорғасынмен ластанған топырақтағы Rhizophagus intraradices және Robinia pseudoacacia, қорғасынды жою үшін ветивер шөбіне Glomus versiforme-мен Rhizophagus intraradices егілуі, кадмий және қорғасынмен ластанған топырақтағы АМС және Calendula officinalis, сондай-ақ металдарды, мұнай отындарын және полициклді ароматты көмірсутектерді (ПАҚ) өсімдіктердің биоремедиациялау қабілетін арттыруда тиімділігін көрсетті.
Экстремалды ортадағы өмір сүру қабілеті
Антарктикалық саңырауқұлақтар түрлері, мысалы Metschnikowia sp., Cryptococcus gilvescens, Cryptococcus victoriae, Pichia caribbica және Leucosporidium creatinivorum қатысумен суыққа төтеп бере алады және ластаушы заттарды тиімді биологиялық ыдыратуға қабілетті. Антарктида сияқты суық, шалғай орналасқан аймақтардың ерекшелігіне байланысты, ластаушыларды жоюдың дәстүрлі әдістері, мысалы, ластанған ортаны физикалық жолмен алып тастау, қымбатқа түсуі мүмкін. Антарктиканың психофильді саңырауқұлақтарының көпшілігі АТФ (аденозин трифосфаты) өндірісінің төмендеуіне, мұздаған топырақтың төмен өткізгіштігінен туындаған оттегінің жетіспеушілігіне және тоңу-еру циклдарынан болатын қоректік заттардың тасымалдануының бұзылуына төзімді. Бұл саңырауқұлақтар түрлері фенолдар, гексадекан, толуол және полициклді ароматты көмірсутектер сияқты қосылыстарды осы қиын жағдайларда сіңіріп, ыдырата алады. Олар сонымен қатар сынап пен хромның жоғары концентрациясында да өркендей алады.