Μυκοθεραπεία

https://i2.wp.com/www.fungi.com/tl_files/V1/images/about-pages/blog-petroleum/oysters_oil_2.jpg
Αποδόμηση πετρελαίου με μανιτάρια

Η μυκοθεραπεία ή μυκοαποκατάσταση εδάφους είναι μια μορφή βιοαποκατάστασης στην οποία χρησιμοποιούνται για την απολύμανση μιας περιοχής μύκητες. Ο όρος αναφέρεται ειδικά στη χρήση του μυκηλίου των μυκήτων στη διαδικασία της βιοθεραπείας εδάφους.

Περιεχόμενα

Γενικά

Οι μύκητες είναι μικροσκοπικοί ευκαρυωτικοί οργανισμοί που παρουσιάζουν ανάπτυξη σε διάφορα υποστρώματα και είναι σε θέση να συνεχίσουν τη λειτουργία τους σχεδόν άπειρα. Αυτοί οι οργανισμοί, στους οποίους συμπεριλαμβάνεται η μούχλα, η μαγιά και οι νηματοειδείς μύκητες, είναι μοναδικοί μικροοργανισμοί που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αποκατάσταση των αποβλήτων και των λυμάτων. Πολλοί σαπροφυτικοί νηματοειδείς μύκητες μπορούν να αποδομήσουν χημικές ενώσεις των υδάτινων λυμάτων, συμβάλλοντας έτσι στον καθαρισμό τους[1].

Αποσύνθεση

Ένας από τους πρωταρχικούς ρόλους των μυκήτων στο οικοσύστημα είναι αποσύνθεση, η οποία πραγματοποιείται από το μυκήλιο. Το μυκήλιο εκκρίνει εξωκυτταρικά ένζυμα και οξέα που οδηγούν στην κατάρρευση της λιγνίνης και της κυτταρίνης, τα δύο βασικά δομικά στοιχεία των φυτικών ινών. Οι συγκεκριμένες οργανικές ενώσεις αποτελούνται από μακριές αλυσίδες άνθρακα και υδρογόνου, δομικά παρόμοιες με πολλούς οργανικούς ρύπους. Το κλειδί για την μυκοθεραπεία είναι ο καθορισμός των κατάλληλων ειδών μυκήτων για να στοχεύσει κανείς σε ένα συγκεκριμένο ρύπο. Ορισμένα στελέχη έχουν αναφερθεί ότι αποδόμησαν ικανοποιητικά το αέριο VX και το αέριο σαρίν[2].

Εκτός από τις φυτικές ίνες, οι μύκητες αποδομούν μια ευρεία ποικιλία υλικών και ενώσεων, με διαδικασίες γνωστές ως μυκοδιάβρωση και μυκοφθορά. Οι αποδομητικές δραστηριότητες των μυκήτων έχουν αναγνωριστεί σε διάφορα υλικά εκτός του ξύλου, όπως τα υφάσματα, η πλαστική ύλη, το δέρμα, τα ηλεκτρομονωτικά υλικά και διάφορα υλικά περιτυλίγματος. Πολυαιθυλένιο, με μοριακό βάρος 4.000 έως 28.000, αποικοδομείται με την καλλιέργεια του Penicillium simplicissimum YK[3]. Ένζυμα του Mucor rouxii NRRL 1835 και του Aspergillus flavus παρήγαγαν αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες και το βάρος σάκων πολυαιθυλενίου[4]. ενώ το Resinicium bicolor φάνηκε να είναι ο πλέον αποτελεσματικός μύκητας για την αποτοξίνωση ρύπων ελαστικών πριν τον αποβουλκανισμό τους[5].

Βιοαποκατάσταση πετρελαϊκών ρυπαντών

Σε ένα πείραμα που διεξήχθη ένας συγκεκριμένος τόπος μολυσμένος με πετρέλαιο εμβολιάστηκε με μυκήλια μανιταριών. Μετά από τέσσερεις εβδομάδες, το 95% πολλών πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων υποβαθμίστηκε σε μη τοξικά συστατικά. Φαίνεται ότι η φυσική μικροβιακή κοινότητα με τη συμμετοχή των μυκήτων είναι δυνατόν να διασπάσει τους ρυπαντές σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Οι μύκητες αποσύνθεσης του ξύλου είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί στην αποδόμηση αρωματικών ρύπων (τοξικά συστατικά του πετρελαίου), καθώς και χλωριωμένες ενώσεις (ορισμένα ανθεκτικά φυτοφάρμακα).

Δύο είδη του μύκητα Pestalotiopsis είναι ικανά καταναλώνουν πολυουρεθάνη σε αερόβιες και αναερόβιες συνθήκες, όπως συμβαίνει σε τόπους υγειονομικής ταφής[6].

Το μυκοφιλτράρισμα είναι μια παρόμοια διαδικασία, που χρησιμοποιεί το μηκύλιο των μηκύτων για να φιλτράρει τοξικά απόβλητα και μικροοργανισμούς από το νερό στο έδαφος.

Σκυρόδεμα

Οι μύκητες επίσης βοηθούν στην αποδόμηση του σκυροδέματος. Ο νηματοειδής μύκητας του γένους Fusarium συμβάλλει στην απώλεια ασβεστίου και του βάρους του σκυροδέματος[7]. Η αύξηση του πορώδους του τσιμέντου και η απώλεια της αντοχής σε κάμψη με χαμηλή έκπλυση του ασβεστίου αποδόθηκαν σε οξέα που παράγονται από τον Aspergillus niger και τους μύκητες της τάξης Mycelia sterilia (Perfettini, J.V., E. Revertegat, and N. Langomazino (1991) Evaluation of cement degradation induced by the metabolic products of two fungal strains. Experientia 47: 527–533.[8]). Η άμεση επαφή του μυκηλίου με την επιφάνεια του τσιμέντου δεν είναι απαραίτητη. Οι μαύροι μύκητες, όπως είναι ο μύκητας ΡΗΟΜΑ και ο ασκομύκητας του γένους Alternaria αλληλεπιδρούν με μαρμάρινες επιφάνειες και προκαλούν φυσική, χημική και αισθητική βλάβη (Diakumaku, E., A.A. Gorbushina, W.E. Krumbein, et al. (1995) Black fungi in marble and limestones: an aesthetical, chemical and physical problem for the conservation of monuments. Science of the Total Environment, 167: 295–304.[9]). Ο πανταχού παρών μήκυτας Aureobasidium pullulans, που μοιάζει με μαγιά, αποικίζει το πλαστικοποιημένο πολυβινυλοχλωρίδιο (pPVC) σε 25 έως 40 εβδομάδες από τη στιγμή της έκθεσης του υλικού στον μήκυτα. Ο Aureobasidium pullulans αναπτύσσεται σε άθικτο σκεύασμα pPVC, το οποίο χρησιμοποιεί ως μόνη πηγή άνθρακα και εκκρίνει εξωκυτταρική εστεράση, προκαλώντας απώλεια βάρους του υποστρώματος[10].

Βαρέα μέταλλα

H παγκόσμια εκβιομηχάνιση έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση τοξικών και ανθεκτικών βαρέων μετάλλων στο περιβάλλον που προκαλούν επιβλαβείς οικολογικές συνέπειες και συνιστούν σοβαρή απειλή για τα ζώα και τον άνθρωπο. Συμβάλλουν επίσης στην κινητικότητα των μετάλλων μέσω της έκπλυσης. Αρκετές βιομηχανίες που χρησιμοποιούν ηλεκτρολύτες ή παράγουν ηλεκτρονικά κυκλώματα, χάλυβα και άλλες ουσίες που περιέχουν μέταλλα διαχέονται ως λύματα στο περιβάλλον. Στις Ηνωμένες Πολιτείες οι 389 από τις 703 τοποθεσίες του «Καταλόγου Εθνικής Προτεραιότητας» περιέχουν προσμείξεις τοξικών μετάλλων και τουλάχιστον 100.000 τέτοιες θέσεις εκτιμάται ότι υφίστανται στην Ευρωπαϊκή Ένωση[11].

Η συσσώρευση των μετάλλων από μύκητες έγινε περισσότερο γνωστή τα τελευταία χρόνια εξαιτίας των εφαρμογών της στην προστασία του περιβάλλοντος και την ανάκτηση των μετάλλων. Η βιολογική απομάκρυνση των μετάλλων από διαλύματα μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:

  • Βιοαπορρόφηση μεταλλικών ιόντων επί της επιφανείας των μυκήτων.
  • Ενδοκυτταρική πρόσληψη μεταλλικών ιόντων.
  • Χημικός μετασχηματισμός μεταλλικών ιόντων από μύκητες.

Η βιοαπορρόφηση είναι μια διαδικασία ψευδοανταλλαγής ιόντων, στην οποία ιόν μετάλλου ανταλλάσσεται με ένα ιόν στη βιομάζα ή ρητίνη. Σε γενικές γραμμές, οι νηματοειδείς μύκητες διαθέτουν υψηλότερες ικανότητες προσρόφησης για απομάκρυνση βαρέων μετάλλων. Οι υδάτινοι μύκητες είναι επίσης γνωστό ότι συσσωρεύουν βαρέα μέταλλα. Οι θαλάσσιοι μύκητες Corollospora lacera και Monodictys pelagica συσσωρεύουν τον μολύβδο και το κάδμιο εξωκυτταρικά στα μυκήλια[12]

Η πρόσληψη μεταλλικών ιόντων από ζωντανά και νεκρά κύτταρα μπορεί να γίνει με δύο τρόπους. Ο πρώτος τρόπος περιλαμβάνει την επιφανειακή δέσμευση μεταλλικών ιόντων στο κυτταρικό τοίχωμα και το εξωκυτταρικό υλικό. Ο δεύτερος τρόπος πρόσληψης μετάλλου εντός του κυττάρου μέσω της κυτταρικής μεμβράνης εξαρτάται από τον μεταβολισμό των κυττάρων και αναφέρεται ως ενδοκυτταρική πρόσληψη, ενεργός πρόσληψη ή βιοσυσσώρευση[13].

Οι μύκητες έχουν τη βιοχημική και οικολογική ικανότητα να μειώνουν τον κίνδυνο που συνδέεται με μέταλλα, μεταλλοειδή και ραδιονουκλίδια, είτε με χημική τροποποίηση ή επηρεάζοντας τη χημική βιοδιαθεσιμότητα του μετάλλου[14].

Σημειώσεις παραπομπές

  • Singh, Harbhajan (2006). Fungal Bioremediation. New Jersey: John Wiley & Sons. σελ. 1. ISBN 978-0-471-75501-2.
  • Stamets, Paul (2005). Mycelium running: how mushrooms can help save the world. Berkeley: Ten Speed Press. σελ. 57. ISBN 978-1-58008-579-3.
  • Yamada-Onodera, K.; Mukumoto, H.; Katsuyaya, Y. et al. (2001). «Degradation of polyethylene by a fungus, Penicillium simplicissimum YK». Polymer Degradation and Stability (72): 323–327.
  • El-Shafei, H.A.; El-Nasser, N.H.A.; Kanso, A.L., et al. (1998). «Biodegradation of disposable polyethylene by fungi and Streptomyces species». Polymer Degradation and Stability (62): 361–365.
  • Bredberg, K.; Andersson, B.E.; Landfors, E., et al. (2002). «Microbial detoxifi cation of waste rubber material by wood-rotting fungi.». Bioresource Technolοgy (83): 221–224.
  • «Biodegradation of Polyester Polyurethane by Endophytic Fungi». July 2011.
  • Gu, J. D.; Ford, T. E.; Berke, N. S.; et al. (1998). «Biodeterioration of concrete by the fungus Fusarium». International Biodeterioration & Biodegradation (41): 101–109.
  • Perfettini, J.V.; Revertegat, E.; Langomazino, N. (1991). «Evaluation of cement degradation induced by the metabolic products of two fungal strains». Experientia (47): 527–533.
  • Diakumaku, E.; Gorbushina, A. A.; Krumbein, W. E.; et al. (1995). «Black fungi in marble and limestones: an aesthetical, chemical and physical problem for the conservation of monuments». Science of the Total Environment (167:): 295–304.
  • Webb, J. S.; Nixon, M.; Eastwood, I. M.; Greenhalgh, M.; et al (2000). «Fungal colonization and biodeterioration of plasticized polyvinyl chloride». Apllied Environmental Microbiology 66: 3194–3200.
  • Schmitt, H. W.; Stitcher, H. (1991). «Heavy metal compounds in soil». Στο: Merian, E.; Anke, M.; Ihnat, M. και άλλοι. Elements and Their Compounds in the Environment: Occurrence, Analysis and Biological Relevance. Weinheim: Verlag. σελ. 311-331. ISBN 9783527304592.
  • Taboski, M.A.S; Rand, T.G.; Piorko, A. (2005). «Lead and cadmium uptake in the marine fungi Corollospora lacera and Monodictys pelagica». FEMS Microbiology Ecology (53): 445–453. doi:10.1016/j.femsec.2005.02.009.
  • Volesky, B. (1990). «Biosorption and biosorbent». Biosorption of Heavy Metals. Boca Raton, Florida: CRC Press. σελ. 3-43. ISBN 9780849349171.
  • Schlosser, Dietmar; Wick, Lukas Y.; Harms, Hauke (2011). «Untapped potential: exploiting fungi in bioremediation of hazardous chemicals». Nature Reviews Microbiology 9 (3): 177-192. doi:10.1038/nrmicro2519.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Advertisements

One thought on “Μυκοθεραπεία

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s