Àpilẹ̀kọ náà jẹ́ ara kókó ìwádìí náà “Àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ ìtọ́jú ara àti àwọn ìlànà àtúnlo àwọn èròjà oníṣọ̀kan (SOC)”. Wo gbogbo àwọn àpilẹ̀kọ 14.
Àwọn hydrocarbons aromatic polycyclic tí ó ní ìwọ̀n moleku kékeré (PAHs) bíi naphthalene àti àwọn naphthalenes tí a rọ́pò (methylnaphthalene, naphthoic acid, 1-naphthyl-N-methylcarbamate, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) ni a ń lò ní onírúurú ilé iṣẹ́, wọ́n sì jẹ́ oníbàjẹ́, oníyípadà àti/tàbí àrùn fún àwọn ohun alààyè. Àwọn èròjà organic oníṣẹ̀dá wọ̀nyí (SOCs) tàbí xenobiotics ni a kà sí àwọn ohun tí ó ní ipa pàtàkì lórí àwọn ohun tí ó lè fa ìpalára ńlá sí àyíká àti ìlera gbogbogbòò. Bí agbára àwọn ìgbòkègbodò ènìyàn (fún àpẹẹrẹ gasification edu, ìtúnṣe epo, ìtújáde ọkọ̀ àti àwọn ohun èlò iṣẹ́ àgbẹ̀) ṣe ń pinnu ìṣọ̀kan, àyànmọ́ àti ìrìnnà àwọn èròjà wọ̀nyí tí ó wà káàkiri àti tí ó ń bá a lọ. Ní àfikún sí àwọn ọ̀nà ìtọ́jú/ìyọkúrò ti ara àti kẹ́míkà, àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ aláwọ̀ ewé àti tí ó bá àyíká mu bíi bioremediation, tí ó ń lo àwọn microorganisms tí ó lè ba àwọn POC jẹ́ pátápátá tàbí yíyípadà wọn sí àwọn ọjà tí kò léwu, ti farahàn gẹ́gẹ́ bí àṣàyàn tí ó ní ààbò, tí ó munadoko àti tí ó ní ìlérí. Oríṣiríṣi àwọn èyà bakitéríà tó jẹ́ ti phyla Proteobacteria (Pseudomonas, Pseudomonas, Comamonas, Burkholderia, àti Neosphingobacterium), Firmicutes (Bacillus àti Paenibacillus), àti Actinobacteria (Rhodococcus àti Arthrobacter) nínú ilẹ̀ ti fi agbára láti ba onírúurú àwọn èròjà onígbà-ayé jẹ́. Àwọn ìwádìí nípa ìṣẹ̀dá ara, genomics, àti ìwádìí metagenomic ń ràn wá lọ́wọ́ láti lóye ìṣòro catabolic àti onírúurú tó wà nínú àwọn ìṣẹ̀dá ayé tó rọrùn wọ̀nyí, èyí tí a lè lò síwájú sí i fún ìbàjẹ́ biodegradation tó munadoko. Wíwà PAHs fún ìgbà pípẹ́ ti yọrí sí ìfarahàn àwọn ìrísí ìbàjẹ́ tuntun nípasẹ̀ ìyípadà jínì petele nípa lílo àwọn èròjà jínì bíi plasmids, transposons, bacteriophages, genomic Islands, àti àwọn èròjà ìṣọ̀kan ìṣọ̀kan. Ìmọ̀ nípa ètò àti ìmọ̀ nípa ìṣẹ̀dá jínì ti àwọn ìpín pàtó tàbí àwọn àdúgbò àpẹẹrẹ (consortia) lè jẹ́ kí ìtúnṣe bíótọ̀ọ̀tọ̀, kíákíá àti tó munadoko ti àwọn PAH wọ̀nyí nípasẹ̀ àwọn ipa ìṣọ̀kan. Nínú àtúnyẹ̀wò yìí, a dojúkọ àwọn ọ̀nà ìṣiṣẹ́ ara àti onírúurú, ìṣẹ̀dá àti onírúurú ìṣẹ̀dá ara, àti àwọn ìdáhùn/ìyípadà sẹ́ẹ̀lì ti naphthalene àti àwọn bakitéríà tí ń ba naphthalene jẹ́. Èyí yóò pèsè ìwífún nípa àyíká fún lílo pápá àti ìṣàtúnṣe ìdàrúdàpọ̀ fún ìtúnṣe bíótọ̀ tó gbéṣẹ́.
Ìdàgbàsókè kíákíá ti àwọn ilé iṣẹ́ (àwọn ohun èlò epo, iṣẹ́ àgbẹ̀, àwọn ohun èlò ìṣègùn, àwọn àwọ̀ aṣọ, ohun ìpara, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) ti ṣe àfikún sí ọrọ̀ ajé àgbáyé àti ìdàgbàsókè ìgbésí ayé. Ìdàgbàsókè onípele yìí ti yọrí sí ìṣẹ̀dá ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò onípele onípele (SOCs), èyí tí a ń lò láti ṣe onírúurú ọjà. Àwọn ohun èlò àjèjì tàbí SOC wọ̀nyí ní polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), àwọn ohun èlò ìpakúpa, àwọn ohun èlò ìtọ́jú egbòogi, àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ plasticizers, àwọn àwọ̀, àwọn ohun èlò ìṣègùn, àwọn ohun èlò ìtọ́jú egbòogi, àwọn ohun èlò ìtọ́jú egbòogi onípele, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Wọ́n ń tú wọn jáde sínú afẹ́fẹ́, àwọn ohun èlò ìṣẹ̀dá omi àti ilẹ̀ níbi tí wọ́n ti ní àwọn ipa onípele púpọ̀, tí ó ń fa àwọn ipa búburú lórí onírúurú ohun èlò onípele nípasẹ̀ ìyípadà àwọn ohun-ìní physicochemical àti ìṣètò àwùjọ (Petrie et al., 2015; Bernhardt et al., 2017; Sarkar et al., 2020). Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun ìdọ̀tí olóòórùn dídùn ní ipa tó lágbára àti apanirun lórí ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ètò-ẹ̀dá/àwọn ibi tí ó wà ní ìpele onírúurú ẹ̀dá alààyè (fún àpẹẹrẹ iyẹ̀fun coral, àwọn yìnyín Arctic/Antarctic, àwọn adágún òkè gíga, àwọn agbada omi jíjìn, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) (Jones 2010; Beyer et al. 2020; Nordborg et al. 2020). Àwọn ìwádìí onímọ̀-ẹ̀rọ onímọ̀-ẹ̀rọ tuntun ti fihàn pé ìfipamọ́ ohun èlò onímọ̀-ẹ̀rọ oníṣẹ̀dá (fún àpẹẹrẹ àwọn ohun ìdọ̀tí olóòórùn dídùn) àti àwọn ohun tí a yọrí sí lórí àwọn ohun èlò oníṣẹ̀dá (àyíká tí a kọ́) (fún àpẹẹrẹ àwọn ibi àjogúnbá àṣà àti àwọn ohun ìrántí tí a fi granite, òkúta, igi àti irin ṣe) ń mú kí ìbàjẹ́ wọn yára sí i (Gadd 2017; Liu et al. 2018). Àwọn ìgbòkègbodò ènìyàn lè mú kí ìbàjẹ́ ẹ̀dá àwọn ohun ìrántí àti ilé pọ̀ sí i, kí ó sì mú kí ó burú sí i nípasẹ̀ ìbàjẹ́ afẹ́fẹ́ àti ìyípadà ojúọjọ́ (Liu et al. 2020). Àwọn ohun ìdọ̀tí oníṣẹ̀dá wọ̀nyí máa ń hùwà padà pẹ̀lú omi nínú afẹ́fẹ́, wọ́n sì máa ń dúró lórí ìṣètò náà, èyí tí ó ń fa ìbàjẹ́ ara àti kẹ́míkà ti ohun èlò náà. A mọ̀ pé ìbàjẹ́ ara ẹ̀dá ni a mọ̀ sí àwọn àyípadà tí kò dára nínú ìrísí àti àwọn ohun ìní àwọn ohun èlò tí àwọn ohun alààyè tí ó ní ipa lórí ìpamọ́ wọn ń fà (Pochon àti Jaton, 1967). Síwájú sí i, ìṣiṣẹ́ àwọn kòkòrò àrùn (ìṣẹ̀dá ara) ti àwọn èròjà wọ̀nyí lè dín ìdúróṣinṣin ìṣètò, ìdàgbàsókè ìpamọ́ àti ìníyelórí àṣà kù (Gadd, 2017; Liu et al., 2018). Ní ​​ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, ní àwọn ìgbà kan, a ti rí i pé ìyípadà àwọn kòkòrò àrùn sí àwọn ètò wọ̀nyí àti ìdáhùn sí wọn jẹ́ àǹfààní bí wọ́n ṣe ń ṣe àwọn biofilms àti àwọn èèpo ààbò mìíràn tí ó dín ìwọ̀n ìbàjẹ́/ìbàjẹ́ kù (Martino, 2016). Nítorí náà, ìdàgbàsókè àwọn ọgbọ́n ìtọ́jú tí ó gbéṣẹ́ fún àwọn ohun ìrántí òkúta, irin àti igi nílò òye pípéye nípa àwọn ìlànà pàtàkì tí ó wà nínú ìlànà yìí. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ìlànà àdánidá (àwọn ìlànà ilẹ̀ ayé, iná igbó, ìbúgbàù òkè ayọnáyèéfín, àwọn ìṣesí ohun ọ̀gbìn àti bakitéríà), àwọn ìgbòkègbodò ènìyàn máa ń yọrí sí ìtújáde ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) àti àwọn èròjà carbon organic mìíràn (OC) sínú àwọn ètò àyíká. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ PAH tí a lò nínú iṣẹ́ àgbẹ̀ (àwọn ohun tí ń pa kòkòrò àti àwọn ohun tí ń pa kòkòrò bíi DDT, atrazine, carbaryl, pentachlorophenol, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ), ilé iṣẹ́ (epo rọ̀bì, ìdọ̀tí/ẹ̀gbin epo, àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ epo, PCBs, àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ epo, àwọn ohun èlò ìfọṣọ, àwọn ohun èlò ìfọṣọ, àwọn ohun èlò ìfọṣọ, àwọn ohun èlò ìfọṣọ, àwọn ohun olóòórùn dídùn àti àwọn ohun èlò ìtọ́jú), àwọn ọjà ìtọ́jú ara ẹni (àwọn ohun èlò ìfọṣọ oorun, àwọn ohun èlò ìfọṣọ, àwọn ohun èlò ìfọṣọ kòkòrò àti àwọn ohun èlò ìfọṣọ polycyclic) àti àwọn ohun ìjà (àwọn ohun ìbúgbàù bíi 2,4,6-TNT) jẹ́ àwọn ohun èlò ìfọṣọ tí ó lè ní ipa lórí ìlera pílánẹ́ẹ̀tì (Srogi, 2007; Vamsee-Krishna àti Phale, 2008; Petrie et al., 2015). A lè fẹ̀ sí àkójọ yìí láti ní àwọn èròjà tí a mú jáde láti inú epo (epo epo, àwọn ohun èlò ìfọṣọ, àwọn asfaltenes), àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ bioplastics tí ó ní ìwọ̀n molecular gíga, àti àwọn ohun èlò ionic (Amde et al., 2015). Táblì 1 ṣe àkójọ onírúurú àwọn ohun tí ń pa òró àti àwọn ohun èlò wọn ní onírúurú ilé iṣẹ́. Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, àwọn ìtújáde ènìyàn láti inú àwọn èròjà onígbàlódé tí ó lè yípadà, àti carbon dioxide àti àwọn gáàsì ewéko mìíràn, ti bẹ̀rẹ̀ sí í pọ̀ sí i (Dvorak et al., 2017). Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ipa ènìyàn lórí ẹ̀dá ènìyàn ju àwọn ti àdánidá lọ ní pàtàkì. Ní àfikún, a rí i pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn SOC ń bá a lọ ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àyíká àyíká àti pé a ti dá wọn mọ̀ gẹ́gẹ́ bí àwọn èròjà onígbàlódé tí ń jáde pẹ̀lú àwọn ipa búburú lórí àwọn ẹ̀dá onígbàlódé (Àwòrán 1). Àwọn ilé iṣẹ́ àyíká bíi United States Environmental Protection Agency (USEPA) ti fi ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà onígbàlódé wọ̀nyí kún àkójọ pàtàkì wọn nítorí àwọn ohun-ìní wọn bíi cytotoxic, genotoxic, mutagenic, àti carcinogenic. Nítorí náà, àwọn ìlànà ìtújáde tí ó muna àti àwọn ọgbọ́n tí ó munadoko fún ìtọ́jú/yíyọkúrò àwọn èròjà onígbàlódé kúrò nínú àwọn ètò ìṣẹ̀dá tí ó ti bàjẹ́ ni a nílò. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ ọ̀nà ìtọ́jú ti ara àti kẹ́míkà bíi pyrolysis, ìtọ́jú ooru oxidative, aeration afẹ́fẹ́, ìfọ́ ilẹ̀, sísun omi, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ kò ṣiṣẹ́ dáadáa, wọ́n sì ń mú ìbàjẹ́, majele àti ṣòro láti tọ́jú àwọn ohun tí ó wà nínú àwọn ọjà. Pẹ̀lú ìmọ̀ nípa àyíká kárí ayé tó ń pọ̀ sí i, àwọn kòkòrò àrùn tó lè ba àwọn kòkòrò àrùn wọ̀nyí àti àwọn ohun tí wọ́n yọrí sí (bíi halogenated, nitro, alkyl àti/tàbí methyl) jẹ́ ń fa àfiyèsí tó ń pọ̀ sí i (Fennell et al., 2004; Haritash àti Kaushik, 2009; Phale et al., 2020; Sarkar et al., 2020; Schwanemann et al., 2020). Lílo àwọn kòkòrò àrùn oníbílẹ̀ wọ̀nyí nìkan tàbí nínú àwọn àṣà ìbílẹ̀ (àwọn ilé ìgbìmọ̀ amúniláradára) fún yíyọ àwọn kòkòrò àrùn onídùn ní àǹfààní ní ti ààbò àyíká, iye owó, ìṣiṣẹ́, ìṣiṣẹ́, àti ìdúróṣinṣin. Àwọn olùwádìí tún ń ṣe àwárí ìṣọ̀kan àwọn ìlànà kòkòrò àrùn pẹ̀lú àwọn ọ̀nà redox electrochemical, èyí ni àwọn ètò bioelectrochemical (BES), gẹ́gẹ́ bí ìmọ̀ ẹ̀rọ tó ń ṣe ìlérí fún ìtọ́jú/ìyọkúrò àwọn kòkòrò àrùn (Huang et al., 2011). Ìmọ̀ ẹ̀rọ BES ti fa àfiyèsí púpọ̀ nítorí iṣẹ́ rẹ̀ tó ga, owó tó rẹlẹ̀, ààbò àyíká, iṣẹ́ iwọ̀n otútù yàrá, àwọn ohun èlò tó bá ara mu, àti agbára láti gba àwọn ohun tó níye lórí padà (fún àpẹẹrẹ, iná mànàmáná, epo, àti àwọn kẹ́míkà) (Pant et al., 2012; Nazari et al., 2020). Ìṣẹ̀lẹ̀ ìtẹ̀léra genome àti àwọn irinṣẹ́/ọ̀nà omics ti pèsè ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìwífún tuntun lórí ìlànà ìbílẹ̀, proteomics, àti fluxomics ti àwọn ìṣesí ti onírúurú microorganisms deterior. Pípọ̀ àwọn irinṣẹ́ wọ̀nyí pẹ̀lú ìmọ̀ nípa ètò ti mú kí òye wa nípa yíyan àti ṣíṣe àtúnṣe àwọn ipa ọ̀nà catabolic afojusun nínú àwọn microorganisms (ìyẹn, àpẹẹrẹ ìbílẹ̀) láti ṣe àṣeyọrí biodegradation tó munadoko àti tó munadoko. Láti ṣe àwọn ọgbọ́n bioremediation tó munadoko nípa lílo àwọn microorganisms tó yẹ, a nílò láti lóye agbára biochemical, onírúurú metabolic, ìṣètò genetic, àti ecology (autoecology/synecology) ti microorganisms.
Àwòrán 1. Àwọn orísun àti ipa ọ̀nà àwọn PAH onímọ́lẹ́kì kékeré nípasẹ̀ onírúurú àyíká àti onírúurú nǹkan tó ń nípa lórí biota. Àwọn ìlà onígun mẹ́rin dúró fún ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn èròjà àyíká.
Nínú àtúnyẹ̀wò yìí, a ti gbìyànjú láti ṣàkópọ̀ ìwádìí lórí ìbàjẹ́ àwọn PAH tí ó rọrùn bíi naphthalene àti àwọn naphthalenes tí a fi rọ́pò nípasẹ̀ onírúurú àwọn ìyọkúrò bakitéríà tí ó bo àwọn ipa ọ̀nà ìṣiṣẹ́ àti onírúurú, àwọn enzymu tí ó ní ipa nínú ìbàjẹ́, àkójọpọ̀/àkóónú jínì àti onírúurú, àwọn ìdáhùn sẹ́ẹ̀lì àti onírúurú apá ti ìtúnṣe biorediation. Lílóye àwọn ìpele biochemical àti molikula yóò ran lọ́wọ́ láti mọ àwọn ẹ̀yà ogun tí ó yẹ àti ìmọ̀ ẹ̀rọ ìbílẹ̀ wọn síwájú sí i fún ìtúnṣe biorediation tí ó munadoko ti irú àwọn ohun ìdọ̀tí pàtàkì bẹ́ẹ̀. Èyí yóò ran lọ́wọ́ ní ṣíṣe àgbékalẹ̀ àwọn ọgbọ́n fún ìdásílẹ̀ consortia bacteria pàtó sí ibi kan fún ìtúnṣe biorediation tí ó munadoko.
Wíwà ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà olóró olóró àti eléwu (tó ń tẹ́ òfin Huckel 4n + 2π elekitiron, n = 1, 2, 3, …) jẹ́ ewu ńlá sí onírúurú ohun èlò àyíká bí afẹ́fẹ́, ilẹ̀, àwọn ohun èlò ìdọ̀tí, àti ojú ilẹ̀ àti omi ilẹ̀ (Puglisi et al., 2007). Àwọn èròjà wọ̀nyí ní òrùka benzene kan ṣoṣo (monocyclic) tàbí ọ̀pọ̀lọpọ̀ òrùka benzene (polycyclic) tí a ṣètò ní ìrísí ìlà, igun tàbí ìṣọ̀pọ̀, wọ́n sì ń fi ìdúróṣinṣin hàn (ìdúróṣinṣin/ìdúróṣinṣin) nínú àyíká nítorí agbára resonance tó ga àti àìdúróṣinṣin (ìdúróṣinṣin), èyí tí a lè ṣàlàyé nípasẹ̀ ìfòyà wọn àti ipò tí ó dínkù. Nígbà tí a bá tún fi methyl (-CH3), carboxyl (-COOH), hydroxyl (-OH), tàbí sulfonate (-HSO3) rọ́pò òrùka aromatic náà, ó di ẹni tí ó dúró ṣinṣin, ó ní ìfàmọ́ra tó lágbára sí i fún macromolecules, ó sì jẹ́ ohun tí ó ń kó jọ nínú àwọn ètò ẹ̀dá alààyè (Seo et al., 2009; Phale et al., 2020). Àwọn hydrocarbons aromatic polycyclic tí ó ní ìwọ̀n molecule díẹ̀ (LMWAHs), bíi naphthalene àti àwọn ohun tí ó yọrí sí [methylnaphthalene, naphthoic acid, naphthalenesulfonate, àti 1-naphthyl N-methylcarbamate (carbaryl)], ni a ti fi kún àkójọ àwọn ohun tí ó ní èròjà organic pàtàkì láti ọwọ́ US Environmental Protection Agency gẹ́gẹ́ bí genotoxic, mutagenic, àti/tàbí carcinogenic (Cerniglia, 1984). Títú àwọn NM-PAHs yìí jáde sínú àyíká lè yọrí sí ìṣàkójọpọ̀ àwọn èròjà wọ̀nyí ní gbogbo ìpele ti ẹ̀wọ̀n oúnjẹ, èyí tí yóò sì nípa lórí ìlera àwọn ètò-ẹ̀dá ayé (Binkova et al., 2000; Srogi, 2007; Quinn et al., 2009).
Àwọn orísun àti ipa ọ̀nà tí PAHs ń gbà sí biota jẹ́ nípasẹ̀ ìṣíkiri àti ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn ẹ̀yà ara ètò-ẹ̀dá bíi ilẹ̀, omi ilẹ̀, omi ojú ilẹ̀, àwọn ohun ọ̀gbìn àti afẹ́fẹ́ (Arey àti Atkinson, 2003). Àwòrán 1 fi àwọn ìbáṣepọ̀ àti pínpín àwọn PAH oníwọ̀n molecule tó yàtọ̀ síra hàn nínú àwọn ètò-ẹ̀dá àti àwọn ipa ọ̀nà wọn sí biota/ìfarahàn ènìyàn. Àwọn PAHs ni a kó sórí àwọn ojú ilẹ̀ nítorí ìbàjẹ́ afẹ́fẹ́ àti nípasẹ̀ ìṣíkiri (ìṣàn) àwọn ìtújáde ọkọ̀, àwọn gáàsì èéfín ilé-iṣẹ́ (gáàsì epo, ìgbóná àti ìṣelọ́pọ́ kokéènì) àti ìfipamọ́ wọn. Àwọn iṣẹ́ ilé-iṣẹ́ bíi ṣíṣe àwọn aṣọ oníṣẹ́dá, àwọn àwọ̀ àti àwọ̀; ìtọ́jú igi; ṣíṣe rọ́bà; àwọn iṣẹ́ ṣíṣe símẹ́ǹtì; ìṣelọ́pọ́ kòkòrò; àti àwọn ohun èlò iṣẹ́ àgbẹ̀ jẹ́ orísun pàtàkì ti PAHs nínú àwọn ètò ilẹ̀ àti omi (Bamforth àti Singleton, 2005; Wick et al., 2011). Àwọn ìwádìí ti fihàn pé ilẹ̀ ní àwọn agbègbè ìlú ńlá àti àwọn agbègbè ìlú ńlá, nítòsí àwọn ọ̀nà gíga, àti ní àwọn ìlú ńláńlá ni ó rọrùn láti gba polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) nítorí àwọn ìtújáde láti inú àwọn ilé iṣẹ́ agbára, ìgbóná ilé gbígbé, ẹrù ìrìnnà afẹ́fẹ́ àti ọ̀nà, àti àwọn iṣẹ́ ìkọ́lé (Suman et al., 2016). (2008) fihàn pé PAHs ní ilẹ̀ nítòsí àwọn ọ̀nà ní New Orleans, Louisiana, USA ga tó 7189 μg/kg, nígbà tí ní ààyè ṣíṣí sílẹ̀, wọ́n jẹ́ 2404 μg/kg nìkan. Bákan náà, a ti ròyìn pé ìwọ̀n PAH tó ga tó 300 μg/kg ní àwọn agbègbè tó sún mọ́ àwọn ibi tí a ti ń ṣe epo èédú ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìlú ńlá ní Amẹ́ríkà (Kanaly àti Harayama, 2000; Bamforth àti Singleton, 2005). Àwọn ilẹ̀ láti oríṣiríṣi ìlú Íńdíà bíi Delhi (Sharma et al., 2008), Agra (Dubey et al., 2014), Mumbai (Kulkarni àti Venkataraman, 2000) àti Visakhapatnam (Kulkarni et al., 2014) ni a ti ròyìn pé wọ́n ní iye PAH tó pọ̀. Àwọn èròjà olóòórùn dídùn máa ń wọ inú àwọn èròjà ilẹ̀, àwọn ohun èlò onímọ̀ nípa ẹ̀dá àti àwọn ohun alumọ́ni amọ̀, èyí sì máa ń di ibi tí a lè rì erogba nínú àwọn ètò ẹ̀dá (Srogi, 2007; Peng et al., 2008). Àwọn orísun pàtàkì ti PAH nínú ètò ẹ̀dá omi ni òjò (òjò rírọ̀/gbígbẹ àti ìrọ̀ omi), ìṣàn omi ìlú, ìtújáde omi ìdọ̀tí, ìtún omi ilẹ̀ àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ (Srogi, 2007). A ṣírò rẹ̀ pé nǹkan bí 80% àwọn PAH nínú ètò ẹ̀dá omi ni a rí láti inú òjò rírọ̀, ìtújáde omi, àti ìtújáde omi ìdọ̀tí (Motelay-Massei et al., 2006; Srogi, 2007). Àwọn PAH tó pọ̀ jù nínú omi ojú ilẹ̀ tàbí omi tí wọ́n ń tú jáde láti ibi tí wọ́n ti ń kó ìdọ̀tí dànù nígbẹ̀yìn-gbẹ́yín máa ń yọ́ sínú omi ilẹ̀, èyí sì máa ń fa ewu ńlá fún ìlera gbogbo ènìyàn nítorí pé ó ju 70% àwọn ènìyàn ní Gúúsù àti Gúúsù Ìlà Oòrùn Éṣíà lọ tí wọ́n ń mu omi ilẹ̀ (Duttagupta et al., 2019). Ìwádìí kan tí Duttagupta et al. (2020) ṣe láti ọ̀dọ̀ àwọn àyẹ̀wò odò (32) àti omi ilẹ̀ (235) láti West Bengal, Íńdíà, fi hàn pé a fojú díwọ̀n 53% àwọn olùgbé ìlú àti 44% àwọn olùgbé ìgbèríko (lápapọ̀ 20 mílíọ̀nù olùgbé) lè fara hàn sí naphthalene (4.9–10.6 μg/L) àti àwọn ohun tí ó yọrí sí. Àwọn ìlànà lílo ilẹ̀ tó yàtọ̀ síra àti ìyọkúrò omi ilẹ̀ tó pọ̀ sí i ni a kà sí àwọn ohun pàtàkì tí ó ń ṣàkóso ìrìnnà (ìdámọ̀ràn) àwọn PAHs tí ó ní ìwọ̀n molikula kékeré nínú ilẹ̀. Àwọn omi ìṣàn oko, ìtújáde omi ìdọ̀tí ìlú àti ilé iṣẹ́, àti ìtújáde omi ìdọ̀tí/ìdọ̀tí ni PAHs ní ipa lórí nínú àwọn odò àti àwọn agbada omi ìsàlẹ̀ ilẹ̀. Òjò ojú ọjọ́ tún ń mú kí ìbàjẹ́ PAH pọ̀ sí i. A ti royin iye PAHs giga ati awọn itọsẹ alkyl wọn (51 lapapọ) ni awọn odo/awọn agbegbe omi kakiri agbaye, gẹgẹbi Odò Fraser, Odò Louan, Odò Denso, Odò Missouri, Odò Anacostia, Odò Ebro, ati Odò Delaware (Yunker et al., 2002; Motelay-Massei et al., 2006; Li et al., 2010; Amoako et al., 2011; Kim et al., 2018). Ninu awọn sediments ti o wa ninu odò Ganges, a rii pe naphthalene ati phenanthrene jẹ pataki julọ (ti a rii ninu 70% ti awọn ayẹwo) (Duttagupta et al., 2019). Ju bẹẹ lọ, awọn iwadi ti fihan pe chlorine ti omi mimu le ja si dida awọn PAHs ti o ni oje ti o ni oxygen ati chlorine ti o ni chlorine diẹ sii (Manoli ati Samara, 1999). Àwọn PAH máa ń kóra jọ sínú ọkà, èso àti ewébẹ̀ nítorí pé àwọn ewéko ń jẹ ẹ́ láti inú ilẹ̀ tó ti bàjẹ́, omi inú ilẹ̀ àti òjò (Fismes et al., 2002). Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun alààyè inú omi bíi ẹja, mussels, clams àti shrimp ni wọ́n ti kó èérí bá nípasẹ̀ jíjẹ oúnjẹ àti omi òkun tó ti bàjẹ́, àti nípasẹ̀ àwọn àsopọ̀ ara àti awọ ara (Mackay àti Fraser, 2000). Ọ̀nà sísè/ṣíṣe bíi sísè, sísè, sísè, sísè, gbígbẹ, yíyan àti sísè èédú tún lè fa iye PAH nínú oúnjẹ. Èyí sinmi lórí yíyan ohun èlò sísè, ìwọ̀n hydrocarbon phenolic/aromatic, ìlànà sísè, irú ìgbóná, ìwọ̀n ọrinrin, ìpèsè atẹ́gùn àti ìwọ̀n otútù sísè (Guillén et al., 2000; Gomes et al., 2013). A tún ti rí àwọn hydrocarbons aromatic polycyclic (PAHs) nínú wàrà ní onírúurú ìfọ́sí (0.75–2.1 mg/L) (Girelli et al., 2014). Àkójọpọ̀ àwọn PAH wọ̀nyí nínú oúnjẹ tún sinmi lórí àwọn ànímọ́ physicochemical ti oúnjẹ, nígbàtí àwọn ipa toxicity wọn ní í ṣe pẹ̀lú àwọn iṣẹ́ physiological, ìṣiṣẹ́ séémíkà, gbígbà, pínpínkiri àti pínpínkiri ara (Mechini et al., 2011).
A ti mọ majele ati awọn ipa ipalara ti awọn hydrocarbons aromatic polycyclic (PAHs) fun igba pipẹ (Cherniglia, 1984). Awọn hydrocarbons aromatic polycyclic kekere ti o ni iwuwo molikula (LMW-PAHs) (awọn oruka meji si mẹta) le so pọ mọ awọn macromolecules oriṣiriṣi bii DNA, RNA ati awọn ọlọjẹ ati pe wọn jẹ carcinogen (Santarelli et al., 2008). Nitori iseda hydrophobic wọn, awọn awo lipid ni a ya sọtọ wọn. Ninu eniyan, awọn monooxygenases cytochrome P450 n ṣe oxidize PAHs si epoxides, diẹ ninu eyiti o jẹ reactive pupọ (fun apẹẹrẹ, baediol epoxide) o si le ja si iyipada ti awọn sẹẹli deede si awọn ti o buru (Marston et al., 2001). Ni afikun, awọn ọja iyipada ti awọn PAHs bii quinones, phenols, epoxides, diols, ati bẹbẹ lọ jẹ majele ju awọn agbo-ara obi lọ. Àwọn PAH kan àti àwọn ohun tí wọ́n ń ṣe àgbékalẹ̀ ìṣiṣẹ́ ara wọn lè ní ipa lórí àwọn homonu àti onírúurú enzymes nínú ìṣiṣẹ́ ara, nípa bẹ́ẹ̀ wọ́n lè ní ipa búburú lórí ìdàgbàsókè, ètò ara tó wà láàrín ọpọlọ, ètò ìbímọ àti ètò ààbò ara (Swetha àti Phale, 2005; Vamsee-Krishna et al., 2006; Oostingh et al., 2008). A ti ròyìn pé ìfarahàn fún ìgbà díẹ̀ sí àwọn PAH tí ó ní ìwọ̀n molecule tí ó kéré láti fa àìlera iṣẹ́ ẹ̀dọ̀fóró àti thrombosis nínú àwọn onímọ̀ nípa àrùn asthma àti láti mú ewu àrùn jẹjẹrẹ awọ ara, ẹ̀dọ̀fóró, àpòòtọ àti ìfun pọ̀ sí i (Olsson et al., 2010; Diggs et al., 2011). Àwọn ìwádìí ẹranko tún ti fihàn pé ìfarahàn PAH lè ní àwọn ipa búburú lórí iṣẹ́ ìbímọ àti ìdàgbàsókè, ó sì lè fa cataracts, ìbàjẹ́ kíndìnrín àti ẹ̀dọ̀, àti jaundice. Oríṣiríṣi àwọn ọjà PAH biotransformation bíi diols, epoxides, quinones àti free radicals (cations) ni a ti fihàn pé wọ́n ń ṣe àwọn DNA adducts. A ti fihàn pé àwọn àtúnṣe tí ó dúró ṣinṣin ń yí ẹ̀rọ ìyípadà DNA padà, nígbàtí àwọn àtúnṣe tí kò dúró ṣinṣin lè mú kí DNA kúrò (ní pàtàkì sí adenine àti nígbà míì sí guanine); méjèèjì lè fa àṣìṣe tí ó ń fa ìyípadà (Schweigert et al. 2001). Ní ​​àfikún, àwọn quinones (benzo-/pan-) lè mú àwọn ẹ̀yà atẹ́gùn tí ń ṣiṣẹ́ (ROS) jáde, tí ó ń fa ìbàjẹ́ ikú sí DNA àti àwọn macromolecules mìíràn, èyí tí ó ń nípa lórí iṣẹ́/ìgbésẹ̀ àsopọ (Ewa àti Danuta 2017). A ti ròyìn pé ìfarahàn onígbà díẹ̀ sí ìwọ̀n pyrene, biphenyl àti naphthalene tí ó kéré síi ni ó ń fa àrùn jẹjẹrẹ nínú àwọn ẹranko ìwádìí (Diggs et al. 2012). Nítorí ìpalára wọn tí ó léwu, mímú/yíyọ àwọn PAH wọ̀nyí kúrò láti àwọn ibi tí ó ní àkóràn/tí ó ní àkóràn jẹ́ ohun pàtàkì.
Oríṣiríṣi ọ̀nà ti ara àti ti kemikali ni a ti lo lati yọ awọn PAH kuro ninu awọn aaye/ayika ti o ti doti. Awọn ilana bii sisun ina, dechlorination, oxidation UV, fixation, ati yiyọkuro solvent ni ọpọlọpọ awọn alailanfani, pẹlu dida awọn ọja majele, idiju ilana, awọn ọran aabo ati ilana, ṣiṣe daradara kekere, ati idiyele giga. Sibẹsibẹ, biodegradation microbial (ti a pe ni bioremediation) jẹ ọna miiran ti o ni ileri ti o ni lilo awọn microorganisms ni irisi awọn asa mimọ tabi awọn ileto. Ni akawe pẹlu awọn ọna ti ara ati kemikali, ilana yii jẹ ore-ayika, ko ni invasive, o munadoko, ati alagbero. Bioremediation le ṣee ṣe ni aaye ti o kan (ni ipo) tabi ni aaye ti a pese ni pataki (ex situ) ati nitorinaa a ka ọna atunṣe ti o pẹ diẹ sii ju awọn ọna ti ara ati kemikali ibile lọ (Juhasz ati Naidu, 2000; Andreoni ati Gianfreda, 2007; Megharaj et al., 2011; Phale et al., 2020; Sarkar et al., 2020).
Lílóye àwọn ìgbésẹ̀ ìṣiṣẹ́ àwọn kòkòrò tí ó ní ipa nínú ìbàjẹ́ àwọn ohun alumọ́ọ́nì olóró ní ipa pàtàkì lórí ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àti ọrọ̀ ajé fún ìdúróṣinṣin àyíká àti àyíká. A fojú díwọ̀n 2.1×1018 giramu ti erogba (C) ni a tọ́jú sínú àwọn ohun alumọ́ọ́nì àti àwọn ohun alumọ́ọ́nì onígbàlódé (ìyẹn epo, gaasi àdánidá, àti èédú, ìyẹn, epo alumọ́ọ́nì) kárí ayé, èyí tí ó ń ṣe àfikún pàtàkì sí ìyípo erogba kárí ayé. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣiṣẹ́ kíákíá, ìyọkúrò epo alumọ́ọ́nì, àti àwọn ìgbòkègbodò ènìyàn ń pa àwọn ibi ìpamọ́ erogba lithospheric wọ̀nyí run, tí ó ń tú ìwọ̀n erogba onígbàlódé tí a fojú díwọ̀n 5.5×1015 g (gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun alumọ́ọ́nì) sínú afẹ́fẹ́ lọ́dọọdún (Gonzalez-Gaya et al., 2019). Ọ̀pọ̀lọpọ̀ erogba onígbàlódé yìí ń wọ inú àwọn ohun alumọ́ọ́nì ilẹ̀ àti ti omi nípasẹ̀ ìtújáde omi, ìrìnnà, àti ìṣàn omi. Ní àfikún, àwọn ohun alumọ́ọ́nì onígbàlódé tuntun tí a rí láti inú epo alumọ́ọ́nì, bíi plastik, plasticizers àti plastic stabilizers (phthalates àti isomers wọn), ń ba àwọn ohun alumọ́ọ́nì omi, ilẹ̀ àti omi jẹ́ gidigidi àti biota wọn, èyí sì ń mú kí àwọn ewu ojúọjọ́ àgbáyé burú sí i. Oríṣiríṣi àwọn microplastics, nanoplastics, àwọn ègé ṣiṣu àti àwọn ọjà monomer olóró wọn tí a rí láti inú polyethylene terephthalate (PET) ti kó jọ ní Òkun Pàsífíìkì láàrín Àríwá Amẹ́ríkà àti Gúúsù Ìlà Oòrùn Éṣíà, wọ́n sì para pọ̀ di “Great Pacific Garbage Patch”, wọ́n sì ń ba àwọn ẹ̀dá inú omi jẹ́ (Newell et al., 2020). Àwọn ìwádìí sáyẹ́ǹsì ti fihàn pé kò ṣeé ṣe láti mú irú àwọn èròjà/ẹ̀gbin bẹ́ẹ̀ kúrò nípasẹ̀ ọ̀nà ti ara tàbí kẹ́míkà. Nínú àyíká yìí, àwọn èròjà tí ó wúlò jùlọ ni àwọn tí ó lè mú àwọn èròjà di àdàlú sínú carbon dioxide, agbára kẹ́míkà àti àwọn ọjà mìíràn tí kò léwu tí ó máa wọ inú àwọn ìlànà yíyípo oúnjẹ mìíràn (H, O, N, S, P, Fe, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ). Nítorí náà, òye ìmọ̀ nípa èròjà microbial ti ìṣẹ̀dá èròjà onímájèlé aromatherapy àti ìṣàkóso àyíká rẹ̀ ṣe pàtàkì fún ṣíṣe àyẹ̀wò bí carbon microbial ṣe ń yípo, owó erogba tí ó wà ní ìkáwọ́ àti àwọn ewu ojú ọjọ́ iwájú. Nítorí àìní kíákíá láti mú irú àwọn èròjà bẹ́ẹ̀ kúrò nínú àyíká, onírúurú ilé-iṣẹ́ àyíká tí a dojúkọ lórí àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ mímọ́ ti yọjú. Ni ọna miiran, a ka iye awọn kemikali egbin ile-iṣẹ/egbin ti a kojọ sinu awọn eto-aye (iyẹn ni ọna egbin si ọrọ̀) si ọkan ninu awọn ọwọn ti eto-ọrọ onigun mẹrin ati awọn ibi-afẹde idagbasoke alagbero (Close et al., 2012). Nitorinaa, oye awọn apakan ti iṣelọpọ, enzymatic ati jiini ti awọn oludije ibajẹ ti o ṣeeṣe wọnyi jẹ pataki julọ fun yiyọkuro ati atunse biomediation ti awọn idoti oorun didun bẹẹ daradara.
Láàrín ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà olóòórùn dídùn, a máa ń kíyèsí PAH tí ó ní ìwọ̀n díẹ̀ bíi naphthalene àti naphthalenes tí a fi rọ́pò. Àwọn èròjà wọ̀nyí jẹ́ àwọn èròjà pàtàkì nínú epo tí a mú jáde láti inú epo, àwọn àwọ̀ aṣọ, àwọn ọjà oníbàárà, àwọn ohun tí ń pa kòkòrò run (mothballs àti àwọn ohun tí ń pa kòkòrò run), àwọn ohun tí ń fi plasticizers àti tannins, nítorí náà wọ́n tàn káàkiri ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àyíká ayé (Preuss et al., 2003). Àwọn ìròyìn tuntun tẹnu mọ́ ìkójọpọ̀ àwọn ìṣọ̀kan naphthalene nínú àwọn agbada omi aquifer, ilẹ̀ omi àti ilẹ̀ abẹ́ ilẹ̀, àwọn agbègbè vadose àti àwọn ibi odò, tí ó ń fihàn pé ó ní ìṣàkójọpọ̀ bioaccumulation nínú àyíká (Duttagupta et al., 2019, 2020). Táblì 2 ṣe àkópọ̀ àwọn ohun-ìní physicochemical, àwọn ìlò àti àwọn ipa ìlera ti naphthalene àti àwọn ohun tí ó ní. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn PAH tí ó ní ìwọ̀n ga-molikula mìíràn, naphthalene àti àwọn ohun tí ó ní ìwọ̀n kòkòrò kòkòrò kòkòrò tí ó ní ìwọ̀n hydrophobic, ó máa ń yọ́ omi jù, ó sì máa ń pín káàkiri nínú àyíká ayé, nítorí náà a sábà máa ń lò wọ́n gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò àwòkọ́ṣe láti kẹ́kọ̀ọ́ nípa ìṣàkójọpọ̀, ìṣẹ̀dá àti onírúurú ìṣàkójọpọ̀ ti PAHs. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun tí kòkòrò àrùn lè mú kí naphthalene àti àwọn ohun tí ó yọrí sí ara wọn bàjẹ́, àti pé ìwífún pípé wà lórí àwọn ipa ọ̀nà ìṣiṣẹ́ ara wọn, àwọn enzymes àti àwọn ànímọ́ ìlànà (Mallick et al., 2011; Phale et al., 2019, 2020). Ní ​​àfikún, naphthalene àti àwọn ohun tí ó yọrí sí ara wọn ni a yàn gẹ́gẹ́ bí àwọn àkójọpọ̀ àpẹẹrẹ fún ìṣàyẹ̀wò ìbàjẹ́ àyíká nítorí iye wọn tí ó pọ̀ àti wíwà ní ìpele bioavailability. Ilé Iṣẹ́ Ààbò Àyíká ti US ṣírò pé ìwọ̀n apapọ ti naphthalene jẹ́ 5.19 μg fún mita kubik láti inú èéfín sìgá, ní pàtàkì láti inú ìjóná tí kò pé, àti 7.8 sí 46 μg láti inú èéfín ẹ̀gbẹ́, nígbà tí ìfarahàn sí creosote àti naphthalene jẹ́ ìlọ́po 100 sí 10,000 (Preuss et al. 2003). Ní ​​pàtàkì, a ti rí i pé Naphthalene ní ìpalára àti àrùn jẹjẹrẹ tí ó jẹ́ ti ẹ̀yà, agbègbè, àti ìbálòpọ̀. Gẹ́gẹ́ bí ìwádìí ẹranko, International Agency for Research on Cancer (IARC) ti pín naphthalene sí “èèyàn tí ó lè fa àrùn jẹjẹrẹ” (Ẹgbẹ́ 2B)1. Fífi ara hàn sí àwọn naphthalenes tí a fi rọ́pò, ní pàtàkì nípasẹ̀ fífa símú tàbí fífún ní ẹnu (ìyẹn ni National Toxicology Program 2). Àwọn ipa líle koko náà ní nínú ríru, ìgbẹ́, ìrora inú, ìgbẹ́ gbuuru, orí fífó, ìdàrúdàpọ̀, ìgbádùn púpọ̀, ibà, tachycardia, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, a ti ròyìn pé carbaryl oníṣẹ́-abẹ-ẹ̀rọ carbamate (1-naphthyl N-methylcarbamate) jẹ́ majele fún àwọn aláìlera omi, àwọn amphibians, àwọn oyin oyin àti ènìyàn, a sì ti fihàn pé ó ń dènà acetylcholinesterase tí ó ń fa paralysis (Smulders et al., 2003; Bulen àti Distel, 2011). Nítorí náà, òye àwọn ọ̀nà ìbàjẹ́ microbial, ìlànà ìṣẹ̀dá, àwọn ìṣesí enzymatic àti sẹ́ẹ̀lì ṣe pàtàkì fún ṣíṣe àwọn ọgbọ́n bíótúnṣe nínú àwọn àyíká tí ó ní àrùn.
Táblì 2. Àlàyé tó kún rẹ́rẹ́ lórí àwọn ànímọ́ ara, lílò, ọ̀nà ìdámọ̀ àti àwọn àrùn tó ní í ṣe pẹ̀lú naphthalene àti àwọn ohun tó yọrí sí i.
Nínú àwọn ibi tí a ti bàjẹ́, àwọn èròjà olóró tí ó ní èròjà hydrophobic àti lipophilic lè fa onírúurú ipa sẹ́ẹ̀lì lórí microbiome àyíká (àwùjọ), bíi àwọn ìyípadà nínú ìṣàn omi membrane, ìfàsẹ́yìn membrane, wíwú lipid bilayer, ìdènà gbigbe agbára (ẹ̀wọ̀n gbigbe electron/proton motive force), àti ìṣiṣẹ́ àwọn protein tí ó ní í ṣe pẹ̀lú membrane (Sikkema et al., 1995). Ní ​​àfikún, àwọn ohun èlò kan tí ó lè yọ́ bíi catechols àti quinones ń mú kí àwọn ẹ̀yà oxygen reactive (ROS) máa ń jáde, wọ́n sì ń ṣe àwọn ohun èlò pẹ̀lú DNA àti protein (Penning et al., 1999). Nítorí náà, ọ̀pọ̀lọpọ̀ irú àwọn èròjà bẹ́ẹ̀ nínú àyíká ń fi agbára yíyàn lé àwọn agbègbè microbial láti di àwọn ohun tí ó ń ba nǹkan jẹ́ ní onírúurú ìpele ti ara, títí bí gbígbé/gbigbe, ìyípadà inú sẹ́ẹ̀lì, ìṣàfikún/lílo, àti ìpínkiri.
Àwárí tí wọ́n ṣe lórí Ribosomal Database Project-II (RDP-II) fi hàn pé àpapọ̀ àwọn ẹ̀yà bakitéríà 926 ni wọ́n yà sọ́tọ̀ kúrò nínú àwọn àṣà ìbílẹ̀ tàbí ìdàgbàsókè tí a fi naphthalene tàbí àwọn ohun tí ó yọrí sí. Ẹgbẹ́ Proteobacteria ni iye àwọn aṣojú tó ga jùlọ (n = 755), lẹ́yìn náà ni Firmicutes (52), Bacteroidetes (43), Actinobacteria (39), Tenericutes (10), àti bakitéríà tí a kò pín sí ìsọ̀rí (8) (Àwòrán 2). Àwọn aṣojú γ-Proteobacteria (Pseudomonadales àti Xanthomonadales) jẹ olórí gbogbo àwọn ẹgbẹ́ Gram-negative pẹ̀lú ìwọ̀n G+C gíga (54%), nígbà tí Clostridiales àti Bacillales (30%) jẹ́ àwọn ẹgbẹ́ Gram-positive pẹ̀lú ìwọ̀n G+C kékeré. Àwọn Pseudomonas (èyí tó pọ̀ jùlọ, irú 338) ni a ròyìn pé wọ́n lè ba naphthalene àti àwọn ohun tí ó ń jáde láti inú methyl rẹ̀ jẹ́ nínú onírúurú ètò ìṣẹ̀dá ayé tí ó ti bàjẹ́ (eédú, epo rọ̀bì, epo rọ̀bì, ìdọ̀tí, ìtújáde epo, omi ìdọ̀tí, egbin organic àti àwọn ibi ìdọ̀tí ilẹ̀) àti nínú àwọn ètò ìṣẹ̀dá ayé tí ó wà ní ìpele kan (ilẹ̀, odò, agbada omi àti omi ilẹ̀) (Àwòrán 2). Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ìwádìí ìdàgbàsókè àti ìwádìí metagenomic ti díẹ̀ nínú àwọn agbègbè wọ̀nyí fihàn pé àwọn ẹ̀yà Legionella àti Clostridium tí kò ní àṣà lè ní agbára ìbàjẹ́, èyí tí ó fihàn pé ó ṣe pàtàkì láti gbin àwọn bakitéríà wọ̀nyí láti kẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn ọ̀nà tuntun àti onírúurú ìṣẹ̀dá ara.
Àwòrán 2. Ìyàtọ̀ nínú àwọn ohun tí a lè pè ní ẹ́ka àti ìpínkiri àwọn aṣojú bakitéríà nínú àwọn àyíká tí a ti fi àwọn ohun tí a fi naphthalene àti naphthalene ṣe èérí sí.
Láàrín onírúurú àwọn ohun alààyè tí ó ń ba hydrocarbon jẹ́, ọ̀pọ̀lọpọ̀ wọn ló lè ba naphthalene jẹ́ gẹ́gẹ́ bí orísun erogba àti agbára kan ṣoṣo. A ti ṣàpèjúwe ìtẹ̀léra àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìṣiṣẹ́ ara naphthalene fún Pseudomonas sp. (àwọn oríṣiríṣi: NCIB 9816-4, G7, AK-5, PMD-1 àti CSV86), Pseudomonas stutzeri AN10, Pseudomonas fluorescens PC20 àti àwọn oríṣiríṣi mìíràn (ND6 àti AS1) (Mahajan et al., 1994; Resnick et al., 1996; Annweiler et al., 2000; Basu et al., 2003; Dennis àti Zylstra, 2004; Sota et al., 2006; Ìṣẹ̀dá ara jẹ́ ìbẹ̀rẹ̀ nípasẹ̀ dioxygenase oní-pupọ kan [naphthalene dioxygenase (NDO), òrùka hydroxylating dioxygenase kan tí ó ń ṣe ìṣirò ìfọ́mọ́ra ti ọ̀kan lára ​​àwọn òrùka olóòórùn dídùn ti naphthalene nípa lílo oxygen molecular gẹ́gẹ́ bí substrate mìíràn, tí ó ń yí naphthalene padà sí cis-naphthalenediol (Àwòrán 3). A yí Cis-dihydrodiol padà sí 1,2-dihydroxynaphthalene nípasẹ̀ dehydrogenase. Dioxygenase tí ó ń gé ìró, 1,2-dihydroxynaphthalene dioxygenase (12DHNDO), ń yí 1,2-dihydroxynaphthalene padà sí 2-hydroxychromene-2-carboxylic acid. Isomerization cis-trans enzymatic ń mú trans-o-hydroxybenzylidenepyruvate jáde, èyí tí hydratase aldolase máa ń gé sí salicylic aldehyde àti pyruvate. Pyruvate organic acid ni àdàpọ̀ C3 àkọ́kọ́ tí a rí láti inú egungun carbon naphthalene tí a sì darí rẹ̀ sí ipa ọ̀nà carbon àárín. Ní àfikún, salicylaldehyde dehydrogenase tí ó dúró lórí NAD+ máa ń yí salicylaldehyde padà sí salicylic acid. Ìṣẹ̀dá ara ní ìpele yìí ni a ń pè ní “ọ̀nà òkè” ti ìbàjẹ́ naphthalene. Ọ̀nà yìí wọ́pọ̀ gan-an nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ bakitéríà tí ń ba naphthalene jẹ́. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ìyọkúrò díẹ̀ wà; fún àpẹẹrẹ, nínú thermophilic Bacillus hamburgii 2, Ìbàjẹ́ naphthalene ni naphthalene 2,3-dioxygenase bẹ̀rẹ̀ láti ṣẹ̀dá 2,3-dihydroxynaphthalene (Annweiler et al., 2000).
Àwòrán 3. Àwọn ọ̀nà ìbàjẹ́ naphthalene, methylnaphthalene, naphthoic acid, àti carbaryl. Àwọn nọ́mbà tí a yípo dúró fún àwọn enzymu tí ó jẹ́ olùṣe ìyípadà lẹ́sẹẹsẹ ti naphthalene àti àwọn ohun tí ó yọrí sí àwọn ọjà tí ó tẹ̀lé e. 1 — naphthalene dioxygenase (NDO); 2, cis-dihydrodiol dehydrogenase; 3, 1,2-dihydroxynaphthalene dioxygenase; 4, 2-hydroxychromene-2-carboxylic acid isomerase; 5, trans-O-hydroxybenzylidenepyruvate hydratase aldolase; 6, salicylaldehyde dehydrogenase; 7, salicylate 1-hydroxylase; 8, catechol 2,3-dioxygenase (C23DO); 9, 2-hydroxymuconate semialdehyde dehydrogenase; 10, 2-oxopent-4-enoate hydratase; 11, 4-hydroxy-2-oxopentanoate aldolase; 12, acetaldehyde dehydrogenase; 13, catechol-1,2-dioxygenase (C12DO); 14, muconate cycloisomerase; 15, muconolactone delta-isomerase; 16, β-ketoadipatenollactone hydrolase; 17, β-ketoadipate succinyl-CoA transferase; 18, β-ketoadipate-CoA thiolase; 19, succinyl-CoA: acetyl-CoA succinyltransferase; 20, salicylate 5-hydroxylase; 21 – gentisate 1,2-dioxygenase (GDO); 22, maleylpyruvate isomerase; 23, fumarylpyruvate hydrolase; 24, methylnaphthalene hydroxylase (NDO); 25, hydroxymethylnaphthalene dehydrogenase; 26, naphthaldehyde dehydrogenase; 27, 3-formylsalicylic acid oxidase; 28, hydroxyisophthalate decarboxylase; 29, carbaryl hydrolase (CH); 30, 1-naphthol-2-hydroxylase.
Ní ìbámu pẹ̀lú ohun alààyè àti ìṣẹ̀dá rẹ̀, salicylic acid tí ó yọrí sí ni a tún ń mú jáde nípasẹ̀ ọ̀nà catechol nípa lílo salicylate 1-hydroxylase (S1H) tàbí nípasẹ̀ ọ̀nà gentisate nípa lílo salicylate 5-hydroxylase (S5H) (Àwòrán 3). Níwọ́n ìgbà tí salicylic acid ni àárín pàtàkì nínú ìṣiṣẹ́ naphthalene (ọ̀nà òkè), àwọn ìgbésẹ̀ láti salicylic acid sí àárín TCA ni a sábà máa ń pè ní ọ̀nà ìsàlẹ̀, àti pé a ṣètò àwọn jínì sí operon kan ṣoṣo. Ó wọ́pọ̀ láti rí i pé àwọn jínì nínú ọ̀nà òkè operon (nah) àti ọ̀nà ìsàlẹ̀ operon (sal) ni a ń ṣàkóso nípasẹ̀ àwọn ohun tí ó wọ́pọ̀; fún àpẹẹrẹ, NahR àti salicylic acid ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun tí ń fa, tí ó ń jẹ́ kí àwọn operon méjèèjì lè mú naphthalene ṣiṣẹ́ pátápátá (Phale et al., 2019, 2020).
Ní àfikún, a máa ń pín catechol sí 2-hydroxymuconate semialdehyde nípasẹ̀ ipa ọ̀nà meta nípasẹ̀ catechol 2,3-dioxygenase (C23DO) (Yen et al., 1988) a sì tún máa ń fi 2-hydroxymuconate semialdehyde hydrolase ṣe hydrolyze láti ṣẹ̀dá 2-hydroxypent-2,4-dienoic acid. Lẹ́yìn náà, a máa ń yí 2-hydroxypent-2,4-dienoate padà sí pyruvate àti acetaldehyde nípasẹ̀ hydratase (2-oxopent-4-enoate hydratase) àti aldolase (4-hydroxy-2-oxopentanoate aldolase) lẹ́yìn náà a máa wọ ipa ọ̀nà erogba àárín (Àwòrán 3). Ní ​​ọ̀nà mìíràn, a máa ń pín catechol sí cis,cis-muconate nípasẹ̀ ipa ọ̀nà ortho nípasẹ̀ catechol 1,2-oxygenase (C12DO). Muconate cycloisomerase, muconolactone isomerase, àti β-ketoadipate-nollactone hydrolase yí cis,cis-muconate padà sí 3-oxoadipate, èyí tí ó wọ inú ipa ọ̀nà erogba àárín nípasẹ̀ succinyl-CoA àti acetyl-CoA (Nozaki et al., 1968) (Àwòrán 3).
Nínú ipa ọ̀nà gentisate (2,5-dihydroxybenzoate), a máa ń gé òrùka aromatic náà kúrò nípasẹ̀ gentisate 1,2-dioxygenase (GDO) láti ṣẹ̀dá maleylpyruvate. A lè gé ọjà yìí sí pyruvate tààrà kí ó sì jẹ́ malate, tàbí kí a yọ́ ọ láti ṣẹ̀dá fumarylpyruvate, èyí tí a lè yọ́ ọ láti jẹ́ pyruvate kí ó sì jẹ́ fumarate (Larkin àti Day, 1986). A ti rí yíyàn ipa ọ̀nà mìíràn nínú bakitéríà Gram-negative àti Gram-positive ní ìpele biochemical àti genetic (Morawski et al., 1997; Whyte et al., 1997). Àwọn bakitéríà Gram-negative (Pseudomonas) fẹ́ràn láti lo salicylic acid, èyí tí ó jẹ́ olùdásílẹ̀ ìṣiṣẹ́ naphthalene, tí ó ń yọ ọ́ kúrò nínú catechol nípa lílo salicylate 1-hydroxylase (Gibson àti Subramanian, 1984). Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, nínú bakitéríà Gram-positive (Rhodococcus), salicylate 5-hydroxylase yí salicylic acid padà sí gentisic acid, nígbàtí salicylic acid kò ní ipa inductive lórí ìkọ̀wé àwọn jiini naphthalene (Grund et al., 1992) (Àwòrán 3).
A ti royin pe awọn eya bii Pseudomonas CSV86, Oceanobacterium NCE312, Marinhomonas naphthotrophicus, Sphingomonas paucimobilis 2322, Vibrio cyclotrophus, Pseudomonas fluorescens LP6a, Pseudomonas ati Mycobacterium le ba monomethylnaphthalene tabi dimethylnaphthalene jẹ (Dean-Raymond ati Bartha, 1975; Cane ati Williams, 1982; Mahajan et al., 1994; Dutta et al., 1998; Hedlund et al., 1999). Láàrín wọn, a ti ṣe àyẹ̀wò ọ̀nà ìbàjẹ́ 1-methylnaphthalene ati 2-methylnaphthalene ti Pseudomonas sp. CSV86 kedere ni ipele biochemical ati enzymatic (Mahajan et al., 1994). 1-Methylnaphthalene ni a ṣe metabolized nipasẹ awọn ipa ọna meji. Àkọ́kọ́, a máa ń lo òrùka aromatic láti ṣẹ̀dá cis-1,2-dihydroxy-1,2-dihydro-8-methylnaphthalene, èyí tí a tún máa ń sọ di methyl salicylate àti methylcatechol, lẹ́yìn náà a máa ń wọ inú ọ̀nà erogba àárín lẹ́yìn tí a bá ti pín òrùka (Àwòrán 3). A máa ń pe ọ̀nà yìí ní “ọ̀nà orísun erogba”. Nínú “ọ̀nà detoxification” kejì, NDO lè hydroxylated ẹgbẹ́ methyl láti ṣẹ̀dá 1-hydroxymethylnaphthalene, èyí tí a tún máa ń sọ di 1-naphthoic acid tí a sì máa ń yọ jáde sínú àṣà ìbílẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ọjà tí kò ní òpin. Àwọn ìwádìí ti fihàn pé irú CSV86 kò lè dàgbàsókè lórí 1- àti 2-naphthoic acid gẹ́gẹ́ bí orísun erogba àti agbára kan ṣoṣo, èyí tí ó ń jẹ́rìí sí ipa ọ̀nà detoxification rẹ̀ (Mahajan et al., 1994; Basu et al., 2003). Nínú 2-methylnaphthalene, ẹgbẹ́ methyl náà ń gba hydroxylation nípasẹ̀ hydroxylase láti ṣẹ̀dá 2-hydroxymethylnaphthalene. Ní àfikún, òrùka tí a kò yípadà ti òrùka naphthalene náà ń gba hydroxylation òrùka láti ṣẹ̀dá dihydrodiol kan, èyí tí a sọ di 4-hydroxymethylcatechol nínú ọ̀wọ́ àwọn ìṣesí enzyme-catalyzed tí ó sì wọ inú ipa ọ̀nà carbon àárín nípasẹ̀ ipa ọ̀nà ìyapa meta-ring. Bákan náà, a ròyìn pé S. paucimobilis 2322 lo NDO láti hydroxylate 2-methylnaphthalene, èyí tí a tún sọ di oxidized láti ṣẹ̀dá methyl salicylate àti methylcatechol (Dutta et al., 1998).
Àwọn ásíìdì Naphthoic (tí a yípadà/tí a kò yípadà) jẹ́ àwọn ọjà ìpalára/ìyípadà bio tí a ṣẹ̀dá nígbà ìbàjẹ́ methylnaphthalene, phenanthrene àti anthracene tí a sì tú sí inú ibi tí a ti lò. A ti ròyìn pé ilẹ̀ ya Stenotrophomonas maltophilia sọ́tọ̀ CSV89 lè mú 1-naphthoic acid dà bí orísun erogba (Phale et al., 1995). Ìṣẹ̀dá ara bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú dihydroxylation ti òrùka aromatic láti ṣẹ̀dá 1,2-dihydroxy-8-carboxynaphthalene. A fi diol tí ó yọrí sí oxidized sí catechol nípasẹ̀ 2-hydroxy-3-carboxybenzylidenepyruvate, 3-formylsalicylic acid, 2-hydroxyisophthalic acid àti salicylic acid, ó sì wọ inú ọ̀nà erogba àárín nípasẹ̀ ọ̀nà ìyapa meta-ring (Àwòrán 3).
Carbaryl jẹ́ oògùn apakòkòrò naphthyl carbamate. Láti ìgbà ìyípadà Green Revolution ní Íńdíà ní àwọn ọdún 1970, lílo àwọn ajile kemikali àti àwọn ohun ìpakúpa ti mú kí ìtújáde polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) pọ̀ sí i láti orísun iṣẹ́ àgbẹ̀ tí kì í ṣe ti ibi kan (Pingali, 2012; Duttagupta et al., 2020). A fojú díwọ̀n pé ó tó 55% (85,722,000 hektari) ti gbogbo ilẹ̀ oko ní Íńdíà tí a fi àwọn ohun ìpakúpa kemikali tọ́jú. Láàárín ọdún márùn-ún tó kọjá (2015–2020), ẹ̀ka iṣẹ́ àgbẹ̀ Íńdíà ti lo ìwọ̀n tó tó 55,000 sí 60,000 tọ́ọ̀nù ti àwọn ohun ìpakúpa lóòdún (Ẹ̀ka Àwọn Alájọṣepọ̀ àti Àlàáfíà Àwọn Agbẹ̀, Ilé Iṣẹ́ Àgbẹ̀, Ìjọba Íńdíà, Oṣù Kẹjọ 2020). Ní ​​àwọn agbègbè Gangetic ní àríwá àti àárín gbùngbùn (àwọn ìpínlẹ̀ tí wọ́n ní iye ènìyàn àti iye ènìyàn tó pọ̀ jùlọ), lílo àwọn ohun ìpakúpa lórí àwọn ohun ọ̀gbìn gbòòrò, pẹ̀lú àwọn ohun ìpakúpa tó pọ̀ jùlọ. Carbaryl (1-naphthyl-N-methylcarbamate) jẹ́ egbòogi ìpakúpa carbamate tó wọ́pọ̀, tó sì léwu díẹ̀ tí a ń lò nínú iṣẹ́ àgbẹ̀ Íńdíà pẹ̀lú ìwọ̀n tó tó 100–110 tọ́ọ̀nù. Wọ́n sábà máa ń tà á lábẹ́ orúkọ ìṣòwò Sevin, wọ́n sì máa ń lò ó láti ṣàkóso àwọn kòkòrò (aphids, iná ehoro, ewéko, mites, spiders àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn kòkòrò míìrán níta) tó ń nípa lórí onírúurú èso (àgbàdo, soybean, owu, èso àti ewébẹ̀). Àwọn kòkòrò bíi Pseudomonas (NCIB 12042, 12043, C4, C5, C6, C7, Pseudomonas putida XWY-1), Rhodococcus (NCIB 12038), Sphingobacterium spp. (CF06), Burkholderia (C3), Micrococcus àti Arthrobacter ni a tún lè lò láti ṣàkóso àwọn kòkòrò mìíràn. A ti royin pe RC100 le ba carbaryl jẹ (Larkin and Day, 1986; Chapalamadugu and Chaudhry, 1991; Hayatsu et al., 1999; Swetha and Phale, 2005; Trivedi et al., 2017). A ti ṣe iwadi pupọ lori ipa ọna ibajẹ ti carbaryl ni ipele biochemical, enzymatic ati genetic ninu awọn isolates ile ti Pseudomonas sp. Awọn okun C4, C5 ati C6 (Swetha and Phale, 2005; Trivedi et al., 2016) (Fig. 3). Ipa ọna iṣelọpọ bẹrẹ pẹlu hydrolysis ti asopọ ester nipasẹ carbaryl hydrolase (CH) lati ṣẹda 1-naphthol, methylamine ati carbon dioxide. Lẹ́yìn náà, a máa yí 1-naphthol padà sí 1,2-dihydroxynaphthalene nípasẹ̀ 1-naphthol hydroxylase (1-NH), èyí tí a tún máa ń ṣe àtúnṣe sí i nípasẹ̀ ọ̀nà erogba àárín nípasẹ̀ salicylate àti gentisate. A ti ròyìn pé àwọn bakitéríà kan tí ń ba carbaryl jẹ́ ń ṣe àtúnṣe sí i sí salicylic acid nípasẹ̀ pípín ìró catechol ortho (Larkin and Day, 1986; Chapalamadugu àti Chaudhry, 1991). Lóòótọ́, àwọn bakitéríà tí ń ba naphthalene jẹ́ máa ń ṣe àtúnṣe salicylic acid nípasẹ̀ catechol, nígbà tí àwọn bakitéríà tí ń ba carbaryl jẹ́ fẹ́ràn láti ṣe àtúnṣe salicylic acid nípasẹ̀ ọ̀nà gentisate.
A le lo awọn itọsẹ acid Naphthalenesulfonic/disulfonic acid ati naphthylaminesulfonic acid gẹgẹbi awọn agbedemeji ninu iṣelọpọ awọn awọ azo, awọn aṣoju omi, awọn apanirun, ati bẹbẹ lọ. Biotilejepe awọn agbo ogun wọnyi ni majele kekere si eniyan, awọn iṣiro cytotoxicity ti fihan pe wọn jẹ apaniyan si ẹja, daphnia ati algae (Greim et al., 1994). Awọn aṣoju ti iru Pseudomonas (awọn oriṣi A3, C22) ni a ti royin lati bẹrẹ iṣelọpọ nipasẹ hydroxylation meji ti oruka aromatic ti o ni ẹgbẹ sulfonic acid lati ṣẹda dihydrodiol kan, eyiti a tun yipada si 1,2-dihydroxynaphthalene nipasẹ pipin lasan ti ẹgbẹ sulfite (Brilon et al., 1981). 1,2-dihydroxynaphthalene ti o yọrisi ni a ṣe iyipada nipasẹ ọna naphthalene kilasika, iyẹn ni, ọna catechol tabi gentisate (Aworan 4). A ti fihan pe aminonaphthalenesulfonic acid ati hydroxynaphthalenesulfonic acid le bajẹ patapata nipasẹ adalu kokoro arun consortia pẹlu awọn ipa ọna catabolic afikun (Nortemann et al., 1986). A ti fihan pe ọmọ ẹgbẹ kan ninu ajọṣepọ naa n yọ aminonaphthalenesulfonic acid tabi hydroxynaphthalenesulfonic acid kuro nipasẹ 1,2-dioxygenation, lakoko ti aminosalicylate tabi hydroxysalicylate ni a tu silẹ sinu alabọde asa gẹgẹbi metabolite dead-end ati lẹhinna awọn ọmọ ẹgbẹ miiran ti ajọṣepọ naa yoo mu u. Naphthalenedisulfonic acid jẹ polar jo ṣugbọn ko ṣee jẹ ki o bajẹ daradara ati nitorinaa o le ṣe metabolized nipasẹ awọn ipa ọna oriṣiriṣi. Desulfurization akọkọ waye lakoko regioselective dihydroxylation ti aromatic ring ati ẹgbẹ sulfonic acid; Ìyọkúrò èkejì máa ń wáyé nígbà tí a bá ń lo hydroxylation ti 5-sulfosalicylic acid láti ọwọ́ salicylic acid 5-hydroxylase láti ṣẹ̀dá gentisic acid, èyí tí ó wọ inú ọ̀nà erogba àárín (Brilon et al., 1981) (Àwòrán 4). Àwọn enzymu tí ó ń fa ìbàjẹ́ naphthalene náà tún ń fa ìṣẹ̀dá naphthalene sulfonate (Brilon et al., 1981; Keck et al., 2006).
Àwòrán 4. Àwọn ipa ọ̀nà ìṣẹ̀dá fún ìbàjẹ́ naphthalene sulfonate. Àwọn nọ́mbà inú àwọn yíká náà dúró fún àwọn enzymes tí ó ń ṣe iṣẹ́ ìṣẹ̀dá naphthyl sulfonate, tí ó jọra/tí ó jọra sí àwọn enzymes tí a ṣàlàyé nínú Àwòrán 3.
Àwọn PAHs oníwọ̀n moleku kékeré (LMW-PAHs) jẹ́ èyí tí a lè dínkù, tí a lè yọ́, tí a kò sì lè yọ́ dáadáa, nítorí náà, wọn kò lè bàjẹ́/ìbàjẹ́ àdánidá. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ohun alààyè aerobic lè ṣe é nípa fífa oxygen molikula (O2) mọ́. Àwọn enzymu wọ̀nyí jẹ́ ti ìpele oxidoreductases ní pàtàkì, wọ́n sì lè ṣe onírúurú ìṣe bíi aromatic ring hydroxylation (mono- tàbí dihydroxylation), dehydrogenation àti aromatic ring cleavage. Àwọn ọjà tí a rí láti inú àwọn ìṣe wọ̀nyí wà ní ipò oxidation gíga, a sì lè ṣe é ní irọ̀rùn nípasẹ̀ ọ̀nà erogba àárín (Phale et al., 2020). A ti ròyìn pé àwọn enzymu nínú ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ lè ṣe é. Iṣẹ́ àwọn enzymu wọ̀nyí kéré gan-an tàbí kí wọ́n má ṣe pàtàkì nígbà tí a bá ń gbìn àwọn sẹ́ẹ̀lì lórí àwọn orísun erogba bíi glucose tàbí organic acids. Táblì 3 ṣàkópọ̀ onírúurú enzymu (oxygenases, hydrolases, dehydrogenases, oxidases, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) tí ó ní ipa nínú ìṣiṣẹ́ ara ti naphthalene àti àwọn ohun tí ó yọrí sí i.
Táblì 3. Àwọn ànímọ́ biokemika ti àwọn ensaymu tí ó jẹ́ olùṣe ìdíbàjẹ́ ti naphthalene àti àwọn ohun tí ó yọrí sí i.
Àwọn ìwádìí Radioisotope (18O2) ti fihàn pé ìfipamọ́ O2 molikula sínú àwọn òrùka aromatic nípasẹ̀ oxygenases ni ìgbésẹ̀ pàtàkì jùlọ nínú ṣíṣiṣẹ́ ìbàjẹ́ biogradation ti èròjà kan (Hayaishi et al., 1955; Mason et al., 1955). Fífi atom oxygen kan (O) láti inú atom oxygen molikula (O2) sínú substrate ni a bẹ̀rẹ̀ nípasẹ̀ yálà endogenous tàbí exogenous monooxygenases (tí a tún ń pè ní hydroxylases). Atom oxygen mìíràn ni a dínkù sí omi. Àwọn monooxygenases exogenous dín flavin kù pẹ̀lú NADH tàbí NADPH, nígbàtí nínú endomonooxygenases flavin dínkù nípasẹ̀ substrate. Ipò hydroxylation ń yọrí sí onírúurú nínú ìṣẹ̀dá ọjà. Fún àpẹẹrẹ, salicylate 1-hydroxylase hydroxylates salicylic acid ní ipò C1, ó ń ṣẹ̀dá catechol. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, salicylate 5-hydroxylase oní-ọ̀pọ̀ (tí ó ní reductase, ferredoxin, àti oxygenase subunits) ń hydroxylates salicylic acid ní ipò C5, ó sì ń ṣẹ̀dá gentisic acid (Yamamoto et al., 1965).
Àwọn Dioxygenases máa ń fi àwọn átọ̀mù O2 méjì sínú ìpìlẹ̀ náà. Gẹ́gẹ́ bí àwọn ọjà tí a ṣe, a pín wọn sí àwọn dioxygenases hydroxylating àti dioxygenases tí ń gé ìpìlẹ̀ náà. Àwọn dioxygenases hydroxylating ring yí àwọn substrates aromatic padà sí cis-dihydrodiols (fún àpẹẹrẹ, naphthalene) wọ́n sì tàn káàkiri láàrín àwọn bakitéríà. Títí di òní, a ti fihàn pé àwọn ohun alààyè tí ó ní ring hydroxylating dioxygenases lè dàgbà lórí onírúurú orísun erogba aromatic, àti pé àwọn enzymu wọ̀nyí ni a pín sí NDO (naphthalene), toluene dioxygenase (TDO, toluene), àti biphenyl dioxygenase (BPDO, biphenyl). NDO àti BDDO lè ṣe àtúnṣe ìfàsẹ́yìn ìfàsẹ́yìn àti ẹ̀gbẹ́ hydroxylation ti onírúurú polycyclic aromatic hydrocarbons (toluene, nitrotoluene, xylene, ethylbenzene, naphthalene, biphenyl, fluorene, indole, methylnaphthalene, naphthalenesulfonate, phenanthrene, anthracene, acetophenone, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) (Boyd àti Sheldrake, 1998; Phale et al., 2020). NDO jẹ́ ètò onípele-pupọ tí ó ní oxidoreductase, ferredoxin, àti èròjà oxygenase tí ó ní ibi tí ń ṣiṣẹ́ (Gibson àti Subramanian, 1984; Resnick et al., 1996). Ẹ̀yà catalytic ti NDO ní subunit α ńlá kan àti subunit β kékeré kan tí a ṣètò nínú ìṣètò α3β3. NDO jẹ́ ti ìdílé ńlá ti oxygenases àti pé α-subunit rẹ̀ ní ibi Rieske kan [2Fe-2S] àti irin mononuclear tí kì í ṣe heme, èyí tí ó ń pinnu ìpele pàtó ti NDO (Parales et al., 1998). Lọ́pọ̀ ìgbà, nínú ìyípo catalytic kan, àwọn elekitironi meji láti ìdínkù pyridine nucleotide ni a gbé lọ sí ion Fe(II) ní ibi tí ó ń ṣiṣẹ́ nípasẹ̀ reductase, ferredoxin àti ibi Rieske kan. Àwọn ìbáramu tí ó dínkù náà ń mú kí oxygen molikula ṣiṣẹ́, èyí tí ó jẹ́ ohun pàtàkì fún substrate dihydroxylation (Ferraro et al., 2005). Títí di òní, àwọn NDO díẹ̀ ni a ti sọ di mímọ́ tí a sì ti ṣe àpèjúwe ní kíkún láti inú àwọn oríṣiríṣi ẹ̀yà àti ìṣàkóso jínì ti àwọn ipa ọ̀nà tí ó níí ṣe pẹ̀lú ìbàjẹ́ naphthalene ni a ti ṣe àyẹ̀wò ní kíkún (Resnick et al., 1996; Parales et al., 1998; Karlsson et al., 2003). Àwọn dioxygenases tí ń gé ìró (enzymu endo- tàbí ortho-ring-cleaving àti exodiol- tàbí meta-ring-cleaving enzymes) ń ṣiṣẹ́ lórí àwọn èròjà aromatic tí wọ́n ní hydroxylated. Fún àpẹẹrẹ, dioxygenase ortho-ring-cleaving jẹ́ catechol-1,2-dioxygenase, nígbà tí dioxygenase meta-ring-cleaving jẹ́ catechol-2,3-dioxygenase (Kojima et al., 1961; Nozaki et al., 1968). Ní ​​àfikún sí onírúurú oxygenases, onírúurú dehydrogenases tún wà tí ó ń fa ìdènà hydrogenation ti aromatic dihydrodiols, alcohols àti aldehydes àti lílo NAD+/NADP+ gẹ́gẹ́ bí àwọn acceptors electron, èyí tí ó jẹ́ díẹ̀ lára ​​​​àwọn enzymes pàtàkì tí ó ní ipa nínú ìṣiṣẹ́ ara (Gibson àti Subramanian, 1984; Shaw àti Harayama, 1990; Fahle et al., 2020).
Àwọn ẹ́ńsáímù bíi hydrolases (esterases, amidases) jẹ́ ìpele pàtàkì kejì ti àwọn ẹ́ńsáímù tí wọ́n ń lo omi láti gé àwọn ìdè covalent kúrò kí wọ́n sì fi hàn pé wọ́n ní ìrísí substrate tó gbòòrò. A kà Carbaryl hydrolase àti àwọn hydrolases míràn sí àwọn èròjà periplasm (transmembrane) nínú àwọn ẹ̀yà bakitéríà Gram-negative (Kamini et al., 2018). Carbaryl ní ìsopọ̀ amide àti ester; nítorí náà, esterase tàbí amidase lè yípadà láti ṣẹ̀dá 1-naphthol. A ti ròyìn pé Carbaryl nínú Rhizobium rhizobium strain AC10023 àti Arthrobacter strain RC100 ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí esterase àti amidase, lẹ́sẹẹsẹ. Carbaryl nínú Arthrobacter strain RC100 tún ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí amidase. A ti fihàn pé RC100 ń yọ́ àwọn èròjà ìpara N-methylcarbamate mẹ́rin bíi carbaryl, methomyl, mefenamic acid àti XMC (Hayaatsu et al., 2001). A royin pe CH ninu Pseudomonas sp. C5pp le ṣiṣẹ lori carbaryl (iṣẹ́ 100%) ati 1-naphthyl acetate (iṣẹ́ 36%), ṣugbọn kii ṣe lori 1-naphthylacetamide, eyiti o fihan pe o jẹ esterase (Trivedi et al., 2016).
Àwọn ìwádìí biokemika, àwọn ìlànà ìṣàkóṣo enzyme, àti ìṣàyẹ̀wò ìbílẹ̀ ti fihàn pé àwọn jínì ìbàjẹ́ naphthalene ní àwọn ẹ̀ka ìṣàkóṣo méjì tí a lè mú jáde tàbí “operon”: nah (“ọ̀nà òkè”, yíyí naphthalene padà sí salicylic acid) àti sal (“ọ̀nà ìsàlẹ̀”, yíyí salicylic acid padà sí ipa ọ̀nà erogba àárín nípasẹ̀ catechol). Salicylic acid àti àwọn analogues rẹ̀ lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn olùfàmọ́ra (Shamsuzzaman àti Barnsley, 1974). Níbi tí glucose tàbí organic acids wà, a ti tẹ̀ operon náà mọ́lẹ̀. Àwòrán 5 fi ìṣètò ìbílẹ̀ pípé ti ìbàjẹ́ naphthalene hàn (ní ìrísí operon). Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn oríṣiríṣi/ìrísí tí a dárúkọ ti jínì nah (ndo/pah/dox) ni a ti ṣàpèjúwe tí a sì rí i pé wọ́n ní ìbáramu ìtẹ̀léra gíga (90%) láàrín gbogbo àwọn ẹ̀yà Pseudomonas (Abbasian et al., 2016). Àwọn jínì naphthalene ipa ọ̀nà òkè ni a ṣètò ní ìtẹ̀léra ìfohùnṣọ̀kan gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 5A. Wọ́n tún ròyìn pé ìran mìíràn, nahQ, ní ipa nínú ìṣiṣẹ́ ara naphthalene, ó sì sábà máa ń wà láàrín nahC àti nahE, ṣùgbọ́n iṣẹ́ rẹ̀ gan-an kò tíì yé wa. Bákan náà, ìran nahY, tí ó ń fa chemotaxis tí ó ní ìmọ̀lára naphthalene, ni a rí ní òpin nah operon nínú àwọn ẹ̀yà ara kan. Nínú Ralstonia sp., a rí i pé ìran U2 tí ó ń ṣàkójọ glutathione S-transferase (gsh) wà láàrín nahAa àti nahAb ṣùgbọ́n kò ní ipa lórí àwọn ànímọ́ lílo naphthalene (Zylstra et al., 1997).
Àwòrán 5. Ìṣètò ìran àti onírúurú tí a rí nígbà ìbàjẹ́ naphthalene láàrín àwọn ẹ̀yà bakitéríà; (A) Ọ̀nà naphthalene òkè, ìṣẹ̀dá naphthalene sí salicylic acid; (B) Ọ̀nà naphthalene ìsàlẹ̀, salicylic acid nípasẹ̀ catechol sí ọ̀nà erogba àárín; (C) salicylic acid nípasẹ̀ gentisate sí ọ̀nà erogba àárín.
“Ọ̀nà ìsàlẹ̀” (sal operon) sábà máa ń jẹ́ nahGTHINLMOKJ ó sì máa ń yí salicylate padà sí pyruvate àti acetaldehyde nípasẹ̀ ọ̀nà ìyapa catechol metaring. A rí i pé jínì nahG (tí ó ń yí salicylate hydroxylase padà) wà ní ìpẹ̀kun operon náà (Àwòrán 5B). Ní ​​ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ẹ̀yà naphthalene mìíràn tí ń ba nǹkan jẹ́, nínú P. putida CSV86, nah àti sal operon jẹ́ tandem àti ìbáṣepọ̀ tímọ́tímọ́ (tó 7.5 kb). Nínú àwọn bakitéríà Gram-negative kan, bíi Ralstonia sp. U2, Polaromonas naphthalenivorans CJ2, àti P. putida AK5, naphthalene ni a ń ṣe metabolize gẹ́gẹ́ bí central carbon metabolite nípasẹ̀ ọ̀nà gentisate (ní ìrísí sgp/nag operon). A sábà máa ń fi àwo orin nagAaGHabAcAdBFCQEDJI hàn nínú fọ́ọ̀mù náà, níbi tí nagR (tí ó ń fi àkójọ LysR-type conductors) sí ní ìpẹ̀kun òkè (Àwòrán 5C).
Carbaryl wọ inú ìyípo erogba àárín nípasẹ̀ ìṣiṣẹ́ ara 1-naphthol, 1,2-dihydroxynaphthalene, salicylic acid, àti gentisic acid (Àwòrán 3). Ní ​​ìbámu pẹ̀lú àwọn ìwádìí ìran àti ìṣiṣẹ́ ara, a ti dámọ̀ràn láti pín ipa ọ̀nà yìí sí “ìṣàn òkè” (ìyípadà carbaryl sí salicylic acid), “àárín” (ìyípadà salicylic acid sí gentisic acid), àti “ìṣàn ìsàlẹ̀” (ìyípadà gentisic acid sí àárín ọ̀nà erogba àárín) (Singh et al., 2013). Àgbéyẹ̀wò ìwádìí ìjìnlẹ̀ C5pp (supercontig A, 76.3 kb) fi hàn pé ìjìnlẹ̀ mcbACBDEF ní ipa nínú ìyípadà carbaryl sí salicylic acid, lẹ́yìn náà mcbIJKL ní ìyípadà salicylic acid sí gentisic acid, àti mcbOQP nínú ìyípadà gentisic acid sí central carbon intermediates (fumarate àti pyruvate, Trivedi et al., 2016) (Àwòrán 6).
A ti royin pe awọn enzymu ti o ni ipa ninu ibajẹ awọn hydrocarbons aromatic (pẹlu naphthalene ati salicylic acid) le fa nipasẹ awọn agbo-ara ti o baamu ati pe awọn orisun erogba ti o rọrun gẹgẹbi glucose tabi awọn acids organic le ṣe idiwọ (Shingler, 2003; Phale et al., 2019, 2020). Lara awọn ọna iṣelọpọ oriṣiriṣi ti naphthalene ati awọn itọsẹ rẹ, awọn ẹya ilana ti naphthalene ati carbaryl ni a ti ṣe iwadi ni iwọn diẹ. Fun naphthalene, awọn jiini ni awọn ọna oke ati isalẹ ni NahR, olutọsọna trans-action positive LysR ṣe iṣakoso. O nilo fun ifilọlẹ ti jiini nah nipasẹ salicylic acid ati ikosile ipele giga rẹ ti o tẹle (Yen ati Gunsalus, 1982). Pẹlupẹlu, awọn iwadii ti fihan pe integrative host factor (IHF) ati XylR (sigma 54-dependent transcriptional regulator) tun ṣe pataki fun imuṣiṣẹ transcriptional ti awọn jiini ninu iṣelọpọ naphthalene (Ramos et al., 1997). Àwọn ìwádìí ti fihàn pé àwọn enzymu ti ipa ọ̀nà ìṣípo catechol meta-ring, èyí ni catechol 2,3-dioxygenase, ni a ń fà nígbà tí naphthalene àti/tàbí salicylic acid bá wà (Basu et al., 2006). Àwọn ìwádìí ti fihàn pé àwọn enzymu ti ipa ọ̀nà ìṣípo catechol ortho-ring, èyí ni catechol 1,2-dioxygenase, ni a ń fà nígbà tí benzoic acid àti cis,cis-muconate bá wà (Parsek et al., 1994; Tover et al., 2001).
Nínú irú C5pp, àwọn jínì márùn-ún, mcbG, mcbH, mcbN, mcbR àti mcbS, ń ṣàfihàn àwọn olùṣàkóso tí ó jẹ́ ti ìdílé LysR/TetR ti àwọn olùṣàkóso transcriptional tí ó ní ẹrù iṣẹ́ láti ṣàkóso ìbàjẹ́ carbaryl. A rí i pé jínì homologous mcbG ní ìbáṣepọ̀ tímọ́tímọ́ pẹ̀lú olùṣàkóso irú LysR PhnS (àmì amino acid 58%) tí ó ní ipa nínú ìṣiṣẹ́ phenanthrene ní Burkholderia RP00725 (Trivedi et al., 2016). A rí i pé jínì mcbH ní ipa nínú ipa ọ̀nà àárín (ìyípadà salicylic acid sí gentisic acid) ó sì jẹ́ ti olùṣàkóso transcriptional irú LysR NagR/DntR/NahR ní Pseudomonas àti Burkholderia. A ròyìn pé àwọn ọmọ ẹgbẹ́ ìdílé yìí mọ salicylic acid gẹ́gẹ́ bí molecule olùṣe pàtó kan fún ìfàsẹ́yìn àwọn jínì ìbàjẹ́. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, a dá àwọn jínì mẹ́ta mọ̀, mcbN, mcbR àti mcbS, tí ó jẹ́ ti àwọn olùṣàkóso ìkọ̀wé LysR àti TetR, ní ipa ọ̀nà ìsàlẹ̀ (àwọn metabolites ipa ọ̀nà carbon gentisate-central).
Nínú àwọn prokaryotes, àwọn ìlànà ìyípadà jínì tí ó wà ní ìlà (ìgbà, pàṣípààrọ̀, tàbí ìyípadà) nípasẹ̀ àwọn plasmids, transposons, prophages, genomic islands, àti integrative conjugative elements (ICE) jẹ́ àwọn okùnfà pàtàkì fún plasticity nínú àwọn genome bakiteria, èyí tí ó ń yọrí sí jíjẹ tàbí pípadánù àwọn iṣẹ́/àbùdá pàtó kan. Ó ń jẹ́ kí bakiteria lè yára bá àwọn ipò àyíká tó yàtọ̀ síra mu, èyí tí ó ń pèsè àwọn àǹfààní ìṣẹ̀dá tí ó ṣeéṣe fún olùgbàlejò, bí ìbàjẹ́ àwọn àpòpọ̀ aromatic. A sábà máa ń ṣe àwọn àyípadà ìṣẹ̀dá nípasẹ̀ ṣíṣe àtúnṣe àwọn operons ìbàjẹ́, àwọn ìlànà ìṣètò wọn, àti àwọn specificity enzyme, èyí tí ó ń mú kí ìbàjẹ́ onírúurú àwọn àpòpọ̀ aromatic rọrùn (Nojiri et al., 2004; Phale et al., 2019, 2020). A ti rí i pé àwọn kasẹti jínì fún ìbàjẹ́ naphthalene wà lórí onírúurú àwọn èròjà onígbèéká bíi plasmids (conjugative àti non-conjugative), transposons, genoms, ICEs, àti àwọn àpapọ̀ àwọn ẹ̀yà bacteria tó yàtọ̀ síra (Àwòrán 5). Nínú Pseudomonas G7, a kọ àwọn operon nah àti sal ti plasmid NAH7 sí ìtòsí kan náà, wọ́n sì jẹ́ ara transposon tí ó ní àléébù tí ó nílò transposase Tn4653 fún ìṣiṣẹ́ (Sota et al., 2006). Nínú oríṣi Pseudomonas NCIB9816-4, a rí jínì lórí conjugative plasmid pDTG1 gẹ́gẹ́ bí operons méjì (tó tó 15 kb láàárín) tí a kọ sí ìtọ́sọ́nà òdìkejì (Dennis àti Zylstra, 2004). Nínú oríṣi Pseudomonas putida AK5, plasmid tí kì í ṣe conjugative pAK5 ń ṣàfihàn enzyme tí ó jẹ́ olùṣe ìdíbàjẹ́ naphthalene nípasẹ̀ ipa ọ̀nà gentisate (Izmalkova et al., 2013). Nínú irú Pseudomonas PMD-1, operon nah wà lórí krómósómù, nígbàtí sal operon wà lórí conjugative plasmid pMWD-1 (Zuniga et al., 1981). Síbẹ̀síbẹ̀, nínú Pseudomonas stutzeri AN10, gbogbo àwọn jínì ìbàjẹ́ naphthalene (nah àti sal operons) wà lórí krómósómù náà, a sì lè gbà wọ́n nípasẹ̀ ìyípadà, àtúnṣe, àti àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ àtúnṣe (Bosch et al., 2000). Nínú Pseudomonas sp. CSV86, nah àti sal operon wà nínú jìnómù ní ìrísí ICE (ICECSV86). A dáàbò bo ìṣètò náà nípasẹ̀ tRNAGly lẹ́yìn náà pẹ̀lú àwọn àtúnṣe tààrà tí ó ń fi àwọn ibi ìsopọ̀/àsopọ̀ hàn (attR àti attL) àti ìdàpọ̀ bíi phage tí ó wà ní ìpẹ̀kun méjèèjì ti tRNAGly, nítorí náà ó jọra ní ìṣètò pẹ̀lú ICEclc element (ICEclcB13 nínú Pseudomonas knackmusii fún ìbàjẹ́ chlorocatechol). A ti ròyìn pé a lè gbé àwọn jínì lórí ICE nípa ìsopọ̀ pẹ̀lú ìgbà ìyípadà tí ó kéré gan-an (10-8), nípa bẹ́ẹ̀ a lè gbé àwọn ohun ìní ìbàjẹ́ sí olùgbà (Basu àti Phale, 2008; Phale et al., 2019).
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn jínì tí ó ń fa ìbàjẹ́ carbaryl wà lórí àwọn plasmids. Arthrobacter sp. RC100 ní àwọn plasmids mẹ́ta (pRC1, pRC2 àti pRC300) nínú èyí tí àwọn plasmids méjì tí ó ní ìsopọ̀, pRC1 àti pRC2, ń ṣàfihàn àwọn enzyme tí ó ń yí carbaryl padà sí gentisate. Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, àwọn enzyme tí ó ní ipa nínú ìyípadà gentisate sí àwọn metabolites carbon àárín wà lórí krómósómù (Hayaatsu et al., 1999). Àwọn bakitéríà ti irú Rhizobium. Ìpara AC100, tí a lò fún ìyípadà carbaryl sí 1-naphthol, ní plasmid pAC200 nínú, èyí tí ó ní ìsopọ̀ cehA jínì tí ó ń ṣàfihàn CH gẹ́gẹ́ bí apá kan transposon Tnceh tí a yíká pẹ̀lú àwọn ìtẹ̀léra tí ó jọ element (istA àti istB) (Hashimoto et al., 2002). Nínú irú Sphingomonas CF06, a gbàgbọ́ pé ìran ìbàjẹ́ carbaryl wà nínú àwọn plasmids márùn-ún: pCF01, pCF02, pCF03, pCF04, àti pCF05. Ìbáramu DNA ti àwọn plasmids wọ̀nyí ga, ó ń fi hàn pé ìṣẹ̀lẹ̀ ìdàpọ̀ jínì kan wà (Feng et al., 1997). Nínú symbiont carbaryl-degrading tí ó ní irú Pseudomonas méjì nínú, irú 50581 ní conjugative plasmid pCD1 (50 kb) tí ó ń ṣàfihàn jínì carbaryl hydrolase mcd, nígbà tí conjugative plasmid nínú irú 50552 ń ṣàfihàn enzyme 1-naphthol-degrading (Chapalamadugu àti Chaudhry, 1991). Nínú irú WM111 Achromobacter, ìran furadan hydrolase mcd wà lórí plasmid 100 kb (pPDL11). A ti fihan pe jiini yii wa lori awọn plasmids oriṣiriṣi (100, 105, 115 tabi 124 kb) ninu awọn kokoro arun oriṣiriṣi lati awọn agbegbe ilẹ oriṣiriṣi (Parekh et al., 1995). Ninu Pseudomonas sp. C5pp, gbogbo awọn jiini ti o jẹ iduro fun ibajẹ carbaryl wa ni jiini kan ti o kọja 76.3 kb ti atẹle (Trivedi et al., 2016). Itupalẹ jiini (6.15 Mb) ṣafihan wiwa ti awọn MGE 42 ati awọn GEI 36, ninu eyiti 17 MGE wa ni supercontig A (76.3 kb) pẹlu akoonu G+C alaiṣedeede (54–60 mol%), ti o daba pe o ṣee ṣe awọn iṣẹlẹ gbigbe jiini petele (Trivedi et al., 2016). P. putida XWY-1 ṣafihan eto kanna ti awọn jiini ti o bajẹ carbaryl, ṣugbọn awọn jiini wọnyi wa lori plasmid kan (Zhu et al., 2019).
Ní àfikún sí ìṣiṣẹ́ ìṣẹ̀dá ara ní ìpele biochemical àti genomic, àwọn ohun alumọ́ọ́nì tún ń fi àwọn ohun alumọ́ọ́nì tàbí ìdáhùn mìíràn hàn bí chemotaxis, àwọn ohun alumọ́ọ́nì àyípadà ojú sẹ́ẹ̀lì, ìpínkiri, lílo preferential, ìṣẹ̀dá biosurfactant, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ, èyí tí ó ń ràn wọ́n lọ́wọ́ láti mú àwọn ohun alumọ́ọ́nì olóòórùn dídùn ṣiṣẹ́ dáadáa ní àwọn àyíká tí ó ti bàjẹ́ (Àwòrán 7).
Àwòrán 7. Àwọn ọ̀nà ìfèsì sẹ́ẹ̀lì tó yàtọ̀ síra ti àwọn bakitéríà tó ń ba hydrocarbon jẹ́ tó dára fún ìbàjẹ́ tó dára nínú àwọn èròjà tó ń ba àwọn ohun tó ń ba nǹkan jẹ́ láti òkèèrè.
Àwọn ìdáhùn sí kẹ́míkà ni a kà sí àwọn ohun tó ń mú kí ìbàjẹ́ àwọn èròjà onígbàlódé pọ̀ sí i nínú àwọn ètò ìṣẹ̀dá tí ó ní onírúurú ẹ̀gbin. (2002) fihàn pé kẹ́míkà ti Pseudomonas sp. G7 sí naphthalene mú kí ìwọ̀n ìbàjẹ́ naphthalene pọ̀ sí i nínú àwọn ètò omi. Irú ìgbẹ́ G7 mú kí naphthalene yára ju ìpele mutant tí kò ní chemotaxis lọ. A rí i pé a so pọ́tírì NahY (538 amino acids pẹ̀lú membrane topology) pọ̀ mọ́ àwọn jínì ipa ọ̀nà metacleavage lórí plasmid NAH7, àti bíi àwọn transducers chemotaxis, amuaradagba yìí dàbí ẹni tó ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí chemoreceptor fún ìbàjẹ́ naphthalene (Grimm àti Harwood 1997). Ìwádìí mìíràn láti ọwọ́ Hansel àti àwọn ẹlòmíràn (2009) fihàn pé amuaradagba náà jẹ́ chemotactic, ṣùgbọ́n ìwọ̀n ìbàjẹ́ rẹ̀ ga. (2011) fi hàn pé Pseudomonas (P. putida) ṣe àfihàn ìhùwàsí chemotactic sí naphthalene gaseous, níbi tí ìtànkálẹ̀ gáàsì fa ìṣàn naphthalene sí àwọn sẹ́ẹ̀lì náà, èyí tí ó ń ṣàkóso ìhùwàsí chemotactic ti àwọn sẹ́ẹ̀lì náà. Àwọn olùwádìí lo ìwà chemotactic yìí láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn microbes tí yóò mú kí ìwọ̀n ìbàjẹ́ pọ̀ sí i. Àwọn ìwádìí ti fihàn pé àwọn ipa ọ̀nà chemosensory tún ń ṣàkóso àwọn iṣẹ́ sẹ́ẹ̀lì mìíràn bíi ìpín sẹ́ẹ̀lì, ìṣètò ìyípo sẹ́ẹ̀lì, àti ìṣẹ̀dá biofilm, èyí tí ó ń ran lọ́wọ́ láti ṣàkóso ìwọ̀n ìbàjẹ́. Síbẹ̀síbẹ̀, lílo ohun ìní yìí (chemotaxis) fún ìbàjẹ́ tí ó munadoko ní ìdènà nípasẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìdènà. Àwọn ìdènà pàtàkì ni: (a) àwọn olugba paralogous tí ó yàtọ̀ síra mọ àwọn agbo/ligand kan náà; (b) wíwà àwọn olugba mìíràn, ìyẹn ni, tropism alágbára; (c) àwọn ìyàtọ̀ ìtẹ̀léra pàtàkì nínú àwọn agbègbè ìmọ̀lára ti ìdílé olugba kan náà; àti (d) àìsí ìwífún lórí àwọn protein sensọ bacterial pàtàkì (Ortega et al., 2017; Martin-Mora et al., 2018). Nígbà míìrán, ìbàjẹ́ àwọn hydrocarbons aromatic máa ń mú ọ̀pọ̀lọpọ̀ metabolites/intermediates jáde, èyí tí ó lè jẹ́ chemotactic fún ẹgbẹ́ bakitéríà kan ṣùgbọ́n tí ó léwu fún àwọn mìíràn, èyí sì tún ń mú kí ìlànà náà túbọ̀ nira síi. Láti mọ ìbáṣepọ̀ àwọn ligands (aromatic hydrocarbons) pẹ̀lú àwọn olugba kẹ́míkà, a ṣe àwọn protein sensọ hybrid (PcaY, McfR, àti NahY) nípa sísopọ̀ àwọn agbègbè sensọ àti àmì ti Pseudomonas putida àti Escherichia coli, tí wọ́n fojú sí àwọn olugba fún aromatic acids, TCA intermediates, àti naphthalene, lẹ́sẹẹsẹ (Luu et al., 2019).
Lábẹ́ ipa naphthalene àti àwọn hydrocarbons aromatic polycyclic mìíràn (PAHs), ìṣètò membrane bacterial àti ìwà títọ́ àwọn microorganisms máa ń ní àwọn ìyípadà pàtàkì. Àwọn ìwádìí ti fihàn pé naphthalene ń dí ìbáṣepọ̀ ẹ̀wọ̀n acyl lọ́wọ́ nípasẹ̀ àwọn ìbáṣepọ̀ hydrophobic, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń mú kí wíwú àti ìtútù membrane pọ̀ sí i (Sikkema et al., 1995). Láti kojú ipa búburú yìí, bakitéríà ń ṣe àkóso ìtútù membrane nípa yíyí ìpíndọ́gba àti ìdàpọ̀ fatty acid láàrín iso/anteiso branched-chain fatty acids àti isomerizing cis-unsaturated fatty acids sí àwọn trans-isomers tó báramu (Heipieper àti de Bont, 1994). Nínú Pseudomonas stutzeri tí a gbìn lórí ìtọ́jú naphthalene, ìpíndọ́gba fatty acid tí ó kún fún sí unsaturated pọ̀ sí i láti 1.1 sí 2.1, nígbàtí nínú Pseudomonas JS150 ìpíndọ́gba yìí pọ̀ sí i láti 7.5 sí 12.0 (Mrozik et al., 2004). Nígbà tí a bá gbìn ín lórí naphthalene, àwọn sẹ́ẹ̀lì Achromobacter KAs 3–5 fi ìṣọ̀kan sẹ́ẹ̀lì hàn ní àyíká àwọn kirisita naphthalene àti ìdínkù nínú agbára ìṣàn sẹ́ẹ̀lì (láti -22.5 sí -2.5 mV) pẹ̀lú ìfọ́pọ̀ sẹ́ẹ̀lì àti ìfàsímọ́ra cytoplasmic, èyí tí ó ń fi àwọn ìyípadà hàn nínú ìṣètò sẹ́ẹ̀lì àti àwọn ànímọ́ ojú sẹ́ẹ̀lì (Mohapatra et al., 2019). Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ìyípadà sẹ́ẹ̀lì/ojú ilẹ̀ ní í ṣe pẹ̀lú gbígba àwọn ohun amúnilára dídùn dáradára, àwọn ọgbọ́n bioengineering tí ó yẹ kò tíì ṣe àtúnṣe dáadáa. A kò sábà lo ìṣànṣe sẹ́ẹ̀lì láti mú kí àwọn ìlànà ẹ̀dá alààyè sunwọ̀n síi (Volke àti Nikel, 2018). Píparẹ́ àwọn jínì tí ó ní ipa lórí ìpín sẹ́ẹ̀lì máa ń fa àwọn ìyípadà nínú ìṣẹ̀dá sẹ́ẹ̀lì. Píparẹ́ àwọn jínì tí ó ní ipa lórí ìpín sẹ́ẹ̀lì máa ń fa àwọn ìyípadà nínú ìṣẹ̀dá sẹ́ẹ̀lì. Nínú Bacillus subtilis, a ti fihàn pé amuaradagba septum cell SepF ní ipa nínú ìṣẹ̀dá septum ó sì pọndandan fún àwọn ìgbésẹ̀ tí ó tẹ̀lé ti ìpín sẹ́ẹ̀lì, ṣùgbọ́n kìí ṣe jínì pàtàkì. Píparẹ́ àwọn jínì tí ó ń ṣàkójọ àwọn peptide glycan hydrolases nínú Bacillus subtilis yọrí sí fífẹ̀ sẹ́ẹ̀lì, ìdàgbàsókè pàtó kan pọ̀ sí i, àti agbára ìṣẹ̀dá enzyme tí ó dára síi (Cui et al., 2018).
A ti dámọ̀ràn ìpínpín ọ̀nà ìbàjẹ́ carbaryl láti ṣe àṣeyọrí ìbàjẹ́ tó munadoko ti àwọn ẹ̀yà Pseudomonas C5pp àti C7 (Kamini et al., 2018). A dámọ̀ràn pé kí a gbé carbaryl lọ sí àyè periplasmic nípasẹ̀ septum awo ara òde àti/tàbí nípasẹ̀ àwọn porin tí a lè tú jáde. CH jẹ́ enzyme periplasmic tí ó ń ṣe ìṣirò hydrolysis ti carbaryl sí 1-naphthol, èyí tí ó dúró ṣinṣin, tí ó túbọ̀ jẹ́ hydrophobic àti tí ó léwu jù. CH wà ní periplasm ó sì ní ìfẹ́ díẹ̀ fún carbaryl, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń ṣàkóso ìṣẹ̀dá 1-naphthol, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń dènà ìkójọpọ̀ rẹ̀ nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì àti dín majele rẹ̀ sí àwọn sẹ́ẹ̀lì kù (Kamini et al., 2018). 1-naphthol tí ó yọrí sí ni a gbé lọ sínú cytoplasm kọjá awo ara inú nípa pípín àti/tàbí ìtànkálẹ̀, lẹ́yìn náà a ó fi hydroxylated sí 1,2-dihydroxynaphthalene nípasẹ̀ enzyme high-affinity 1NH fún ìṣiṣẹ́ ara síwájú síi ní ipa ọ̀nà carbon central.
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ohun alààyè tí kòkòrò àrùn ní agbára ìṣẹ̀dá àti ìṣẹ̀dá ara láti ba àwọn orísun erogba xenobiotic jẹ́, ìṣètò ìṣètò lílo wọn (ìyẹn ni pé, lílo àwọn orísun erogba tí ó rọrùn ju èyí tí ó díjú lọ) jẹ́ ìdènà pàtàkì sí ìbàjẹ́ ara ẹ̀dá. Wíwà àti lílo àwọn orísun erogba tí ó rọrùn ń dín àwọn jiini tí ń ṣàkójọ àwọn enzymu tí ó ń ba àwọn orísun erogba tí ó díjú/tí kò dára bíi PAH jẹ́ kù. Àpẹẹrẹ tí a kẹ́kọ̀ọ́ dáadáa ni pé nígbà tí a bá so glucose àti lactose pọ̀ mọ́ Escherichia coli, a ń lo glucose lọ́nà tí ó dára ju lactose lọ (Jacob àti Monod, 1965). A ti ròyìn pé Pseudomonas ń ba onírúurú PAH àti àwọn agbo xenobiotic jẹ́ gẹ́gẹ́ bí orísun erogba. Ìṣètò lílo orísun erogba nínú Pseudomonas jẹ́ àwọn acids organic > glucose > àwọn agbo aromatic (Hylemon and Phibbs, 1972; Collier et al., 1996). Síbẹ̀síbẹ̀, ìyàtọ̀ kan wà. Lọ́nà tí ó yani lẹ́nu, Pseudomonas sp. CSV86 ṣe afihan eto isọdiwọn alailẹgbẹ kan ti o lo awọn hydrocarbons aromatic (benzoic acid, naphthalene, ati bẹbẹ lọ) dipo glucose ati pe o ṣe idapọ awọn hydrocarbons aromatic pẹlu awọn acids organic (Basu et al., 2006). Ninu kokoro arun yii, awọn jiini fun ibajẹ ati gbigbe awọn hydrocarbons aromatic ko dinku paapaa ni iwaju orisun erogba keji gẹgẹbi glucose tabi awọn acids organic. Nigbati a ba dagba ni alabọde glucose ati awọn hydrocarbons aromatic, a ṣe akiyesi pe awọn jiini fun gbigbe glucose ati iṣelọpọ ni a dinku, a lo awọn hydrocarbons aromatic ni ipele log akọkọ, ati pe a lo glucose ni ipele log keji (Basu et al., 2006; Choudhary et al., 2017). Ni apa keji, wiwa awọn acids organic ko ni ipa lori ifihan ti iṣelọpọ hydrocarbon aromatic, nitorinaa a nireti pe kokoro arun yii jẹ iru ti o yẹ fun awọn ẹkọ biodegradation (Phale et al., 2020).
Ó jẹ́ mímọ̀ dáadáa pé ìyípadà hydrocarbon biotransformation lè fa ìdààmú oxidative àti ìdàgbàsókè àwọn enzymes antioxidant nínú àwọn microorganisms. Àìsí ìbàjẹ́ biograde naphthalene tí ó ṣiṣẹ́ dáadáa nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì standalone àti níwájú àwọn agbo ogun olóró ń yọrí sí ìṣẹ̀dá àwọn ẹ̀yà oxygen reactive (ROS) (Kang et al. 2006). Nítorí pé àwọn enzymes tí ń ba naphthalene jẹ́ ní àwọn ìṣùpọ̀ iron-sulfur, lábẹ́ ìdààmú oxidative, irin tí ó wà nínú heme àti àwọn protein iron-sulfur yóò di oxidized, èyí tí yóò yọrí sí àìṣiṣẹ́ protein. Ferredoxin-NADP+ reductase (Fpr), pẹ̀lú superoxide dismutase (SOD), ń ṣe àtúnṣe ìṣe redox tí ó ṣeé yípadà láàrín NADP+/NADPH àti àwọn molecule méjì ti ferredoxin tàbí flavodoxin, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń yọ ROS kúrò àti mímú àárín iron-sulfur padà lábẹ́ ìdààmú oxidative (Li et al. 2006). A ti royin pe Fpr ati SodA (SOD) ninu Pseudomonas le fa nipasẹ wahala oxidative, ati pe a ṣe akiyesi ilosoke ninu awọn iṣẹ SOD ati catalase ninu awọn iru Pseudomonas mẹrin (O1, W1, As1, ati G1) lakoko idagbasoke labẹ awọn ipo ti a fi kun naphthalene (Kang et al., 2006). Awọn ijinlẹ ti fihan pe afikun awọn antioxidants bii ascorbic acid tabi irin ferrous (Fe2+) le mu oṣuwọn idagbasoke ti naphthalene pọ si. Nigbati Rhodococcus erythropolis dagba ni alabọde naphthalene, igbasilẹ ti awọn jiini cytochrome P450 ti o ni ibatan si oxidative stress pẹlu sodA (Fe/Mn superoxide dismutase), sodC (Cu/Zn superoxide dismutase), ati recA pọ si (Sazykin et al., 2019). Àgbéyẹ̀wò ìṣàyẹ̀wò ìpele proteomic tí a fiwé ti àwọn sẹ́ẹ̀lì Pseudomonas tí a gbìn ní naphthalene fihàn pé ìdàgbàsókè àwọn onírúurú protein tí ó níí ṣe pẹ̀lú ìdáhùn ìdààmú oxidative jẹ́ ọgbọ́n ìfaradà ìdààmú (Herbst et al., 2013).
A ti royin pe awọn ohun eeyan kekere n ṣe awọn ohun eeyan labẹ ipa ti awọn orisun erogba hydrophobic. Awọn surfactants wọnyi jẹ awọn agbo ogun ti n ṣiṣẹ lori ilẹ amphiphilic ti o le ṣe awọn akopọ ni awọn oju omi epo-omi tabi awọn oju-omi afẹfẹ-omi. Eyi n ṣe igbelaruge isodipupo-solubilization ati irọrun gbigba awọn hydrocarbons aromatic, ti o yorisi ibajẹ biodegradation ti o munadoko (Rahman et al., 2002). Nitori awọn abuda wọnyi, awọn ohun eeyan biosurfactants ni a lo ni ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ. Fifi awọn surfactants kemikali tabi awọn biosurfactants kun awọn asa kokoro arun le mu ṣiṣe ati oṣuwọn ibajẹ hydrocarbon pọ si. Lara awọn biosurfactants, awọn rhamnolipids ti Pseudomonas aeruginosa ṣe ni a ti ṣe iwadi ati ṣe afihan ni kikun (Hisatsuka et al., 1971; Rahman et al., 2002). Ní àfikún, àwọn irú biosurfactants mìíràn ní lipopeptides (mucins láti Pseudomonas fluorescens), emulsifier 378 (láti Pseudomonas fluorescens) (Rosenberg àti Ron, 1999), trehalose disaccharide lipids láti Rhodococcus (Ramdahl, 1985), lichenin láti Bacillus (Saraswathy àti Hallberg, 2002), àti surfactant láti Bacillus subtilis (Siegmund àti Wagner, 1991) àti Bacillus amyloliquefaciens (Zhi et al., 2017). A ti fihàn pé àwọn surfactants alágbára wọ̀nyí ń dín ìfúnpọ̀ ojú ilẹ̀ kù láti 72 dynes/cm sí èyí tí ó kéré sí 30 dynes/cm, èyí tí ó ń jẹ́ kí a lè gba hydrocarbon dáadáa. A ti royin pe Pseudomonas, Bacillus, Rhodococcus, Burkholderia ati awọn eya kokoro arun miiran le ṣe agbejade oniruuru awọn biosurfactants rhamnolipid ati glycolipid nigbati a ba dagba ni naphthalene ati methylnaphthalene media (Kanga et al., 1997; Puntus et al., 2005). Pseudomonas maltophilia CSV89 le ṣe Biosur-Pm biosurfactant extracellular nigbati a ba dagba lori awọn agbo aromatic gẹgẹbi naphthoic acid (Phale et al., 1995). Awọn kinetikisi ti dida Biosur-Pm fihan pe iṣelọpọ rẹ jẹ ilana idagbasoke-ati ti o da lori pH. A rii pe iye Biosur-Pm ti awọn sẹẹli ṣe ni pH alailewu ga ju ti pH 8.5 lọ. Awọn sẹẹli ti a dagba ni pH 8.5 jẹ hydrophobic diẹ sii ati pe wọn ni ifẹ ti o ga julọ fun awọn agbo aromatic ati aliphatic ju awọn sẹẹli ti a dagba ni pH 7.0 lọ. Ninu Rhodococcus spp. N6, ipin erogba ti o ga ju nitrogen lọ (C:N) ati idiwọn irin jẹ awọn ipo ti o dara julọ fun iṣelọpọ awọn biosurfactants ti o wa ni ita (Mutalik et al., 2008). Awọn igbiyanju ti ṣe lati mu biosynthesis ti awọn biosurfactants (surfactins) dara si nipa ṣiṣe iṣapeye awọn igara ati fermentation. Sibẹsibẹ, titer ti surfactant ni alabọde asa kere (1.0 g/L), eyiti o jẹ ipenija fun iṣelọpọ iwọn nla (Jiao et al., 2017; Wu et al., 2019). Nitorinaa, awọn ọna imọ-ẹrọ jiini ti lo lati mu biosynthesis rẹ dara si. Sibẹsibẹ, iyipada imọ-ẹrọ rẹ nira nitori iwọn nla ti operon (∼25 kb) ati ilana biosynthetic ti o nira ti eto sensọ quorum (Jiao et al., 2017; Wu et al., 2019). Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àtúnṣe ìmọ̀-ẹ̀rọ ìran ni a ti ṣe nínú bakitéríà Bacillus, tí a ṣe pàtàkì láti mú kí ìṣẹ̀dá surfactin pọ̀ sí i nípa lílo olùrànlọ́wọ́ (srfA operon), fífi àpọ̀jù ìwọ̀n amuaradagba ìtajà surfactin YerP àti àwọn ohun tí ó ń ṣe ìlànà ComX àti PhrC hàn (Jiao et al., 2017). Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ọ̀nà ìmọ̀-ẹ̀rọ ìran wọ̀nyí ti ṣàṣeyọrí àtúnṣe ìran kan tàbí díẹ̀, wọn kò sì tí ì dé ìṣẹ̀dá ìṣòwò. Nítorí náà, ìkẹ́kọ̀ọ́ síwájú sí i nípa àwọn ọ̀nà ìṣàtúnṣe tí ó dá lórí ìmọ̀ ṣe pàtàkì.
Àwọn ìwádìí PAH biodegradation ni a sábà máa ń ṣe lábẹ́ àwọn ipò yàrá ìwádìí tó wọ́pọ̀. Síbẹ̀síbẹ̀, ní àwọn ibi tí ó ti bàjẹ́ tàbí ní àwọn àyíká tí ó ti bàjẹ́, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun tí ó ní í ṣe pẹ̀lú abiotic àti biotic (iwọ̀n otútù, pH, oxygen, wíwà oúnjẹ, bioavailability substrate, àwọn xenobiotics mìíràn, ìdíwọ́ ọjà ìkẹyìn, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ) ni a ti fihàn pé wọ́n ń yí agbára ìbàjẹ́ àwọn microorganism padà àti pé wọ́n ń nípa lórí agbára ìbàjẹ́ wọn.
Iwọn otutu ni ipa pataki lori ibajẹ ara PAH. Bi iwọn otutu ba n pọ si, ifọkansi atẹgun ti o ti tuka dinku, eyiti o ni ipa lori iṣelọpọ ti awọn microorganisms aerobic, nitori wọn nilo atẹgun molikula gẹgẹbi ọkan ninu awọn ipilẹ fun oxygenases ti o ṣe awọn ifasẹyin hydroxylation tabi ring cleavage. A maa ṣe akiyesi pe iwọn otutu ti o ga julọ yi awọn PAH akọkọ pada si awọn agbo ogun majele diẹ sii, nitorinaa o ṣe idiwọ ibajẹ ara (Muller et al., 1998).
A ti ṣe akiyesi pe ọpọlọpọ awọn aaye ti o ti bajẹ ti PAH ni awọn iye pH ti o ga julọ, gẹgẹbi awọn aaye ti o ti bajẹ ti omi inu omi acid (pH 1–4) ati awọn aaye gaasi adayeba/edu ti a ti sọ di mimọ pẹlu alkaline leachate (pH 8–12). Awọn ipo wọnyi le ni ipa pataki lori ilana ibajẹ biodegradation. Nitorinaa, ṣaaju lilo awọn microorganisms fun bioremediation, a gba ọ niyanju lati ṣatunṣe pH nipa fifi awọn kemikali ti o yẹ kun (pẹlu agbara idinku oxidation-kekere si iwọn kekere) gẹgẹbi ammonium sulfate tabi ammonium nitrate fun awọn ile alkaline tabi liming pẹlu calcium carbonate tabi magnesium carbonate fun awọn aaye acidic (Bowlen et al. 1995; Gupta ati Sar 2020).
Ipese atẹgun si agbegbe ti o kan ni o jẹ idinamọ oṣuwọn fun ibajẹ ara PAH. Nitori awọn ipo redox ti ayika, awọn ilana atunṣe ara in situ nigbagbogbo nilo ifihan atẹgun lati awọn orisun ita (tilling, sparging afẹfẹ, ati afikun kemikali) (Pardieck et al., 1992). Odenkranz et al. (1996) fihan pe afikun magnesium peroxide (ohun elo itusilẹ atẹgun) si aquifer ti o ti bajẹ le ṣe atunṣe awọn agbo ogun BTEX ni imunadoko. Iwadi miiran ṣe iwadii ibajẹ in situ ti phenol ati BTEX ninu aquifer ti o ti bajẹ nipa fifi sodium nitrate sinu ati kikọ awọn kanga isejade lati ṣaṣeyọri atunṣe bioremediation ti o munadoko (Bewley ati Webb, 2001).