جداسازی و شناسایی باکتری‌های تجزیه‌کننده نفت خام از دستگاه گوارش برخی از ماهی‌های شمال خلیج فارس

نوع مقاله : پژوهشی- فارسی

نویسندگان

1 زیست شناسی ، گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان

2 زیست شناسی دریا، گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان

3 استاد میکروبیولوژی- گروه زیست شناسی- دانشکده علوم- دانشگاه شهید باهنر کرمان

4 زیست شناسی دریا ، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

آلودگی‌های زیستگاه‌های جانداران با نفت خام و فرآورده‌های آن پیامدهای زیان‌باری دارد. بهره‌گیری از روش‌هایی مانند زیست بهسازی با هزینه اندک و سازگار با محیط زیست بسیار شایان توجه قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف جداسازی و شناسایی میکروبیوتای گوارشی تجزیه‌کننده نفت خام از برخی از ماهی‌های خلیج فارس انجام شد. در این بررسی انواعی از گاوماهی شکلان از چهار منطقه در شمال خلیج فارس گردآوری شده‌اند و سپس باکتری‌های روده آنها جداسازی و به روش‌های بیوشیمیایی و مولکولی با واکنش زنجیره‌ای پلیمراز شناسایی شدند. همچنین توانایی تجزیه نفت خام این باکتری‌ها با بهره‌گیری از تکنیک گاز کروماتوگرافی بررسی شد. نتایج به‌دست‌آمده از جداسازی، باکتری‌های Thalassospira permensis، Pseudomonas aestusnigri، Cobetia marina و Halomonas beimenensis را به‌ترتیب از روده ماهیان Scartelaos tenuis، Periophthalmus waltoni، Istigobius ornatus و P. waltoni مشخص کرده است. همچنین بیشترین تجزیه نفت خام به‌ترتیب با 17/85 و 13/88 درصد را دو سویه T. permensis و H. beimenensis با نرخ رشد 09/1 و 43/1 (OD600 nm) داشتند. این بررسی آشکار کرد فلور میکروبی این ماهیان برای زدایش آلودگی‌های نفتی مؤثرند. این فرایند به بررسی‌های بیشتر و بهینه‌سازی شرایط زیست بهسازی نیاز دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Isolation and Identification of Crude Oil-degrading Bacteria from the Digestive System of some Northern Persian Gulf Fish

نویسندگان [English]

  • MohammadHassan Tadayon 1
  • Mohammadsharif Ranjbar 2
  • Mehdi Hassanshahian 3
  • Majid Askari 4
  • Narges Amrollahi 2
1 Biology, Marine Biology Department, Faculty of Marine Science and Technology, Hormozgan University, Hormozgan, Iran
2 Marine Biology, Marine Biology Department, Faculty of Marine Science and Technology, Hormozgan University, Hormozgan, Iran
3 Professor of Microbiology, Department of Biology, Faculty of Science, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
4 Marine Biology, Department of Biology, Faculty of Science, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

Pollution of living organisms' ecosystems by crude oil and its products has harmful effects. The use of approaches such as bioremediation has received much attention due to their cost-effectiveness and being eco-friendly. In the present study, different types of Gobiiformes were collected from four regions in the north of the Persian Gulf, and then their intestinal bacterial flora was identified by biochemical and molecular polymerase chain reaction (PCR) methods. The ability of these bacteria to degrade crude oil was investigated using the gas chromatography (GC) technique. The obtained results showed the isolation of bacteria Thalassospira permensis, Pseudomonas aestusnigri, Cobetia marina, and Halomonas beimenensis from the intestines of Scartelaos tenuis, Periophthalmus waltoni, Istigobius ornatus, and P. waltoni, respectively. Also, two strains of T. permensis and H. beimenensis with growth rates of 1.09 and 1.43 (OD600nm) had the highest crude oil decomposition with 85.17 and 88.13%, respectively. The results of this study revealed that the microbial flora of these fishes is effective in removing oil pollution. This process needs more investigation and optimization of bioremediation conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioremediation
  • Crude Oil-Degrading Bacteria
  • Gobiiformes
  • Persian Gulf

مقدمه.

نفت خام به‌عنوان رایج‌ترین منبع سوختی جهان و حل‌ناپذیر در آب، ارزش اقتصادی زیادی دارد. تمامی فرایند‌های مرتبط با نفت، از استخراج تا انتقال، تولید فرآورده‌های جانبی و مصرف آن سبب اشتغال‌زایی زیادی شده است. با وجود کارایی گسترده نفت، این ترکیب ارزشمند سبب ایجاد خساراتی اغلب جبران‌ناپذیر در حوزه‌های مانند محیط زیست، بهداشت و سلامت و در پایان اقتصاد می‌شود (1).

تعریف آلودگی ساحلی توسط سازمان بهداشت جهانی به این گونه است «ورود مستقیم یا غیرمستقیم انسان توسط مواد یا انرژی به محیط دریایی، ازجمله مصب که به اثرات مخربی مانند آسیب به منابع زنده و زندگی دریایی منجر می‌شود و خطرات سلامتی برای انسان دارد و مانعی برای فعالیت‌های دریایی، ازجمله ماهیگیری و سایر مصارف قانونی دریا است و همچنین اختلالی که در کیفیت بهره‌گیری از آب دریا و کاهش امکانات رفاهی ایجاد می‌شود» (2).

بیشتر فرایند‌های مرتبط با نفت خام در زمان استخراج، انتقال است که اغلب توسط کشتی‌های بزرگ انجام می‌شود و سوختن آن می‌تواند سبب آلودگی محیط زیست شود. آسیب‌هایی که از این منظر به اکوسیستم وارد می‌شود، دارای طیف گسترده‌ای است. مرگ برخی از جانداران در محیط زیست سبب اختلال در چرخه و عدم تعادل در اکوسیستم می‌شود. آلودگی با ترکیبات نفتی در برخی از اندام‌های موجوداتی تجمع می‌یابد که در زنجیره غذایی سایر جانداران حضور دارند و از این طریق آلودگی به موجوداتی منتقل می‌شود که در تماس مستقیم با فرآورده‌های نفتی نبوده‌اند و سبب ایجاد مشکلاتی در سلامت آنها می‌شود. آلودگی نفتی در سیستم آب‌های زیرزمینی یا دریاها سبب آلودگی در آب آشامیدنی انسان‌ها می‌شود. از طرف دیگر، آلودگی‌هایی که در خطوط ساحلی رخ می‌دهند نیز علاوه بر نابودی جانداران متنوع این نواحی، کاهش جذب گردشگران را سبب می‌شود؛ ازاین‌رو، به نظر می‌رسد آلودگی‌های نفت خام و فرآورده‌های آن اجتناب‌ناپذیر باشد؛ به همین دلیل تحقیق و بررسی دربارۀ تکنیک‌های کاهش یا حذف آلودگی‌های مرتبط با نفت ضرورت می‌یابد (3، 4).

زیست بهسازی، فرایندی که حذف آلودگی‌های ترکیباتی مانند نفت را با بهره‌گیری از جانداران بررسی می‌کند، به‌دلیل برخی مزایا مانند سازگاری با محیط زیست شایان توجه محققان قرار گرفته است (5). در این میان توجه ویژه‌ای به باکتری و قارچ‌های جداسازی‌شده از خاک و توانایی آنها در حذف آلودگی‌های نفتی شده است (6). در برخی دیگر از گزارش‌ها موجودات دریایی مانند اسفنج‌ها و مرجان و همچنین میکروارگانیسم‌های رسوبات دریایی بررسی شده‌اند (7).

اکوسیستم‌های دریایی حجم زیادی از کره زمین را تشکیل داده‌اند. نسبت به محیط‌های خشکی، در اکوسیستم‌های آبی شرایط شدید‌تری مانند دما، pH و شوری وجود دارد که سبب شده است موجوداتی با توانایی‌های ویژه قادر به رشد و زندگی در این محیط‌ها باشند (8). توانایی‌های ویژه‌ای مانند مقاومت نسبت به دما و شوری در بهینه‌سازی فرایندهای صنعتی حذف آلودگی می‌توانند مفید باشند. به همین دلیل، بررسی موجودات دریایی و توانایی حذف آلودگی‌های نفتی آنها می‌تواند رویکرد جالب توجهی باشد.

راسته گاوماهی شکلان[1] ماهی‌هایی با اندازه کوچک و طول عمر کوتاه هستند که در بیشتر اکوسیستم‌های ساحلی یافت می‌شوند (9). خانواده اکسودرسیده[2] از راسته گاوماهی شکلان دارای 10 جنس و 40 گونه است که ماهیان گلخورک[3] را نیز شامل می‌شود (10). در اینجا هدف، انجام پژوهش‌های کمی است که ارتباط بین موجودات پریاخته مانند ماهیان و پروکاریوت‌ها در اکوسیستم‌های آلوده را بررسی می‌کند. همچنین، باکتری‌های فلور نرمال روده برخی از گاوماهی شکلان شمال خلیج فارس جداسازی و شناسایی شدند و توانایی زیست بهسازی نفت خام توسط آنها بررسی شده است.

 

مواد و روش‌ها

جمع‌آوری و شناسایی ماهی‌ها: نمونه‌های ماهی به‌صورت تصادفی در سال 1398 از چهار منطقه بندر حسینه، بندر بوستانو، بندر لنگه، ام‌الگرم در شمال خلیج فارس ایران جمع‌آوری شدند. ماهی‌های شکارشده به روش تصادفی در مناطق ساحلی ذکرشده در عمقی از خلیج فارس جمع‌آوری شدند که احتمال حضور نفت وجود داشت و سپس در جارهای عسلی استریل‌شده در شرایط کنترل دمایی و داخل یونولیت به آزمایشگاه منتقل شدند. ماهیان به‌صورت زنده به آزمایشگاه منتقل شدند. در آزمایشگاه پس از شناسایی و بیومتریک[4] ماهی، پوست ناحیه شکم نمونه‌ها با اتانول 70 درصد ضدعفونی و در ناحیه شکم از مقعد تا کمربند قفسه سینه بریده و روده جدا شد. سپس وزن و طول روده کامل اندازه‌گیری شدند. نمونه روده ماهیان در ظروف استریل برای ادامه آزمایش‌ها در یخچال نگهداری شد (11).

جداسازی و شناسایی باکتری‌ها: برای جداسازی باکتری‌های تجزیه‌کننده نفت خام، در آغاز باکتری‌های موجود در نمونه‌های آزمایش‌شده به‌طور جداگانه در شرایط استریل در 100 میلی‌لیتر سالین بافر فسفات (PBS) برای یک هفته در شیکر با سرعت 160 دور در دقیقه و 30 درجه سانتی‌گراد غنی‌سازی شدند. پس از دوره غنی‌سازی، 10 میلی‌لیتر از این سوسپانسیون به 100 میلی‌لیتر محیط ONR7a دارای 1 درصد نفت خام (v/v) با شرایط یادشده به‌عنوان تنها منبع کربن و انرژی افزوده شد. انکوباسیون برای چندین هفته انجام شد. در پایان از پاساژ نهایی رقت‌های 4-10 و 5-10 از محیط تهیه و 100 میکرولیتر به محیط مارین آگار[5] منتقل شد. پس از 2 روز، کلنی‌های یگانه یا جداگانه از هر محیط کشت گزینش و به محیط کشت جدید مارین آگار منتقل شدند تا کلنی خالص تهیه شود. برای غربالگری باکتری‌های برتر تجزیه‌کننده نفت خام، باکتری‌های جداشده در محیط ONR7a با نفت به‌عنوان تنها منبع کربن کشت داده شدند. ترکیبات محیط کشت ONR7a به‌صورت سدیم کلراید 40 گرم، سدیم سولفات 8/3 گرم، سدیم بی‌کربنات 03/0 گرم، پتاسیم کلراید 72/0 گرم، سدیم بروماید 08/0 گرم، سدیم فلورید 0026/0 گرم، سدیم مونوفسفات 09/0 گرم، اسید بوریک 03/0 گرم، کلسیم کلراید 46/1 گرم، منیزیم کلراید 18/11 گرم، استرانسیون کلراید 03/0 گرم، آهن کلراید 002/0 گرم، تریس 3/1 گرم و pH برابر 7 است (12). سویه‌های باکتریایی با بالاترین چگالی نوری[6] (OD) در 600 نانومتر برای شناسایی گزینش شدند (12، 13).

شناسایی بیوشیمیایی: تشخیص بیوشیمیایی برپایه پروتکل توصیف‌شده توسط Krieg و Holt (1984) برای تست‌های کاتالاز، اکسیداز، حرکت، اندول و احیای نیترات انجام شد (14).

 بررسی مولکولی

استخراج ژنوم: ژنوم باکتری به روش فنل - کلروفرم استخراج شد و سپس چگالی نوری DNA استخراج‌شده توسط اسپکتروفتومتر نانودراپ Shimadzu-UV-160A (کشور ژاپن) اندازه‌گیری شد (15).

شناسایی مولکولی: شناسایی مولکولی با واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) و به کمک دستگاه ترموسایکلر BIORAD (کشور آمریکا) و پرایمر‌های عمومی Uni_1492R (́5́-TACGYTACCTTGTTACGACTT-3) و Bac27_F (5́-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3́) در حجم نهایی 25 میکرولیتر انجام گرفت (16). پرایمرهای به‌کاررفته توسط شرکت سیناژن سنتز و تهیه شد. برنامه زمانی و دمایی PCR به‌صورت 35 سیکل، دناتوراسیون 1 دقیقه و 94 درجه سانتی‌گراد، گسترش 1 دقیقه و 72 درجه سانتی‌گراد، دمای آنلینگ برای پرایمرهای Uni_1492R و Bac27_F به‌ترتیب 6/53 و 7/56 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شد. از سویه Pseudomonas putida W30 به‌عنوان کنترل مثبت (17) و آب مقطر دیونیزه به‌عنوان کنترل منفی بهره‌گیری شد (18).

محصول PCR روی ژل آگارز 1 درصد بارگذاری شد و سپس باند 1400 جفت‌باز از ژل آگارز، طبق دستورالعمل کیت فرمنتاژ (k0513 ) استخراج و برای تعیین توالی فرستاده شد. نتایج توالی‌یابی در [7]NCBI بلاست شدند و درصد همولوژی آنها بررسی شد (شرکت بیونر کره جنوبی). وابستگی فیلوژنتیکی توالی‌ها با روشی بررسی شد که قبلاً یاکیموف و همکاران توضیح داده بودند و نزدیکی بالاتر از 98 درصد به‌عنوان جنس و گونه باکتری مجهول لحاظ شد. رسم درخت فیلوژنتیک با بهره‌گیری از نرم‌افزار MEGA نسخه 10.2.5 انجام شد (19).

تجزیه نفت خام توسط باکتری‌ها: اثر تجزیه زیستی جدایه‌های باکتریایی با بهره‌گیری از روش گاز کروماتوگرافی (GC) بررسی شد. سویه‌ها در محیط ONR7a دارای 1 درصد نفت خام (v/v) برای به مدت 10 روز انکوبه شدند. پس از دوره انکوباسیون، 50 میلی‌لیتر دی‌کلرومتان[8] (DCM) به محیط کشت، افزوده و به قیف جداکننده (200 میلی‌لیتر حجم) منتقل شد تا فاز آلی از فاز آبی جدا شود. به فاز آلی دارای نفت محلول در DCM، 3 گرم سولفات سدیم (مرک، آلمان) برای جذب آب مانده، افزوده و یک شب (12 ساعت) در دمای اتاق در حدود 23 درجه سانتی‌گراد انکوبه شد. نمونه از کاغذ واتمن شماره 1[9] عبور داده شد و در دمای محیط برای تبخیر DCM قرار گرفت. پس از تبخیر DCM، 3 میکرولیتر از DCM مجدداً به 1 میکرولیتر نفت مانده، افزوده و توسط GC بررسی شد (20). سنجش نفت باقی‌مانده در طول موج 420 نانومتر در دستگاه اسپکتروفتومتر دو شعاعی (Backman, Germany) انجام شد.

مشخصات ستون به‌کاررفته به شرح زیر است: ستون مویرگی cp-sil 5 cb و آشکارساز FID (عرض 25/0 میکرومتر، قطر 320 میکرومتر، طول 30 متر) cp8740. هلیوم به‌عنوان گاز حامل استفاده شد. دمای اولیه 100 درجه سانتی‌گراد برای 1 دقیقه، دمای تزریق 280 درجه سانتی‌گراد، دمای انتقال 40 درجه و دمای نگهداری ستون 70 درجه سانتی‌گراد برای 32/3 دقیقه و سپس 290 درجه سانتی‌گراد برای 7 دقیقه، دمای نهایی 290 درجه سانتی‌گراد و سرعت جریان 7/0 میلی‌لیتر در دقیقه بود. پیک‌های به‌دست‌آمده از GC با شاهد (نمونه نفت خام بدون باکتری) سنجیده، مقایسه و درصد تجزیه هر سویه برآورد شد. حلال به‌کاررفته در دستگاه دی‌کلرومتان بود.

 نتایج

شناسایی ماهی‌ها و جدایه‌های باکتریایی: نمونه‌های ماهی گرد‌آوری‌شده به 3 جنس مختلف Scartlaos tenuis، Periophthalmus waltoni و Istigobius ornatus متعلق بودند که در این میان جنس P. waltoni در برابر حدود 14 نمونه صیدشده در چهار منطقه بندر حسینه، بندر بوستانو، بندر لنگه، ام‌الگرم در خلیج فارس فراوان‌تر بود (جدول 1).

نتایج مربوط به تشخیص جدایه‌ها با بهره‌گیری از تکنیک‌های بیوشیمیایی در جدول 1 نشان داده شده‌اند. جدایه T1 اکسیداز و حرکت مثبت، کاتالاز، اندول احیای نیترات و سیترات منفی، جدایه T3 اکسیداز، کاتالاز و حرکت مثبت اما اندول منفی، جدایه‌های T10 و T11 کاتالاز و حرکت مثبت اما اکسیداز و اندول منفی است. تفاوت دو جدایه T10 و T11 در تست اکسیداسیون / تخمیر به‌ترتیب -/- و -/+ است. همچنین تمامی جدایه‌ها هالوتولرانت هستند.

شناسایی مولکولی با در نظر گرفتن توالی‌های ژن 16S rRNA انجام شد و نتایج مربوط به درصد تشابه و شماره دسترسی هر جدایه در جدول 2 آمده‌‌اند. رسم درخت فیلوژنی با بهره‌گیری از نرم‌افزار MEGA ورژن 5. 2. 10 (21) به روش Neighbor-Joining با بوت‌استرپ[10] 1000 و ژنوم باکتری اشریشیاکلی[11] (NR 024570.1) انجام شد و نتایج در شکل 1 نشان داده شده‌اند. اعداد روی هر گره نشان‌دهندة عدد بوت‌استرپ هستند. شماره دسترسی هر سویه در NCBI قبل از نام آن در درخت فیلوژنتیک یاد شده است.

نتایج بررسی GC: بالاترین توانایی تجزیه نفت با توجه به آنالیز دستگاه GC در جدایه‌های T1 و T11 با نرخ رشد 09/1 و 43/1 (برحسب OD600 nm) تعیین شد. این دو سویه نسبت به سایر جدایه‌ها سرعت رشد بیشتری داشتند. نتایج به‌دست‌آمده از این آنالیز در شکل 2 و جدول 3 نشان داده شده‌اند. طیف‌های کروماتوگرافی جدایه‌ها نسبت به شاهد (شکل 2) نشان‌دهندة حذف ترکیبات نفتی هستند. درصد تجزیه نفت خام توسط هریک از جدایه‌ها با محاسبه سطح زیر منحنی طیف‌های گاز کروماتوگرافی حاصل‌شده از هر جدایه با کسرکردن از پیک حلال به دست آمد.

 جدول 1- نتایج شناسایی و جداسازی ماهی‌ها و جدایه‌های باکتریایی

Table (1): Isolation and Identification of fishes and isolated bacteria

نوع ماهی

باکتری

نام مترادف

مختصات جغرافیایی

منطقه

Scartelaos tenuis

Thalassospira permensis

T1

"58.7'32°26N  "28.9'35°54E

بندر حسینه

Periophthalmus waltoni

Pseudomonas aestusnigri

T3

"37.5'04°27N  "46.2'59°55E

بندر بوستانو

Istigobius ornatus

Cobetia marina

T10

"613'32°26N "634'52°54E

بندر لنگه

Periophthalmus waltoni

Halomonas beimenensis

T11

"3.922 '50°27N"52.570 '33°51E

ام‌الگرم

 جدول 2- درصد تشابه و شماره دسترسی هر جدایه

Table (2): Percentage of similarity and accession number of each isolates

سویه

شماره دستیابی

جنس و گونه باکتریایی مورد تطبیق

درصد همسانی

T1

MT180856

Thalassospira permensis

95

T3

MT180855

Pseudomonas aestusnigri

93

T10

MT180860

Cobetia marina

97

T11

MT180859

Halomonas beimenensis

98

جدول 3- سنجش میزان حذف نفت خام در جدایه‌های باکتریایی به روش گاز کروماتوگرافی

Table (3): Percentage of crude oil degradation in bacteria isolates by Gas Chromatography method

سویه

میزان رشد (OD600 nm)

درصد حذف نفت خام براساس GC

T1(Thalassospira permensis)

09/1

17/85

T3 (Pseudomonas aestusnigri)

80/0

13/37

T10 (Cobetia marina)

55/0

13/64

T11(Halomonas beimenensis)

43/1

13/88

شکل 1- درخت فیلوژنی جدایه‌های باکتریایی جداشده از روده ماهیان

Figure (1): Phylogenetic tree of bacteria isolates that obtained from fishes intestine

شکل 2- آنالیز گاز کروماتوگرافی. نمونه شاهد: نمونه نفت خام بدون باکتری. محور افقی: زمان برحسب دقیقه. نمودار عمودی: غلظت ترکیب برحسب شدت سیگنال آشکارساز

Figure (2): GC analysis of blank sample, Sample of crude oil without bacteria, the horizontal line: Time and Vertical line: density

بحث

سالانه صدها میلیون لیتر نفت از منابع طبیعی و انسانی وارد محیط می‌شوند. ورود طبیعی نفت به تنهایی می‌تواند تمام اقیانوس‌های جهان را پوشش دهد. عدم غرق‌شدن کره زمین با نفت می‌تواند نشان‌دهندة تنوع و کارایی میکرواگانیسم‌هایی باشد که توانایی تجزیه نفت را دارند (22).

نفت خام شاید پیچیده‌ترین مخلوط مواد شیمیایی آلی باشد که در زمین یافت می‌شود. برخی از اجزا، برای مثال بسیاری از هیدروکربن‌های اشباع‌شده، به آسانی تجزیه می‌شوند؛ درحالی‌که برخی دیگر، برای مثال هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای با وزن مولکولی بالا و اجزای قطبی نفت خام مانند بنزوفوران‌ها، بنزوکاربازول‌ها و بنزوتیوفن‌ها ماندگار و سمی هستند (22).

باکتری‌های دریایی می‌توانند در آب دریا، رسوبات، اعماق دریا و زیستگاه‌های ساحلی زنده بمانند. در اکوسیستم‌های آبی، برخی از باکتری‌ها از سوخت‌وساز منحصربه‌فردی برای تولید ترکیبات بیواکتیو[xii] و بیوسورفاکتانت‌ها[xiii] و تشکیل بیوفیلم استفاده می‌کنند تا بتوانند خود را با شرایط زیستگاه‌های دریایی سازگار کنند (23).

میکروارگانیسم‌ها برای زنده‌ماندن به مواد مغذی، برای مثال نیتروژن، فسفات، برخی عناصر کمیاب، کربن و انرژی نیاز دارند. میزان عمل تجزیه زیستی به شرایط رشد میکروب‌ها مانند پذیرنده‌های الکترون، در دسترس بودن اکسیژن، دما، pH ، شوری و فشار بستگی دارد (24, 25). هر چهار جدایه T. permensis، P. aestusnigri، C. marina و H. beimenensis بررسی‌شده در این پژوهش که از روده ماهیان در مناطق مختلف شمال خلیج فارس جداسازی شده‌اند، هالوتولرانت هستند و توانایی بقا در محیط‌های شور را دارند.

ماچادو[xiv] و همکاران در بررسی توانایی زیستگاه‌های حرا در زیست بهسازی نفت خام سه کلاس باکتریاییGammaproteobacteria ، Flavobacteriales و Clostridiales را غالب‌ترین انواع شناسایی‌شده مشخص می‌کنند (26). تحقیقی با هدف شناسایی میکروپلاستیک‌ها در رسوبات و ماهی‌های P. waltoni در جنگل‌های حرا در جنوب ایران انجام شد. نتایج نشان دادند بیشتر میکروپلاستیک‌های یافت‌شده از پلی‌استایرن، پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن ترفتالات[xv] ساخته شده‌اند؛ درحالی‌که هیچ میکروپلاستیکی در بافت ماهی یافت نشد (27). تفاوت این پژوهش با پژوهش حاضر در نوع آلودگی بررسی‌شده و شباهت آن، گونه ماهی بررسی‌شده است. در پژوهشی دیگر، شیرانی[xvi] و همکاران P. waltoni را به‌عنوان نشانگر زیستی در مناطق آلوده به نفت خلیج فارس معرفی می‌کنند (28). همچنین، شیرانی و همکاران، اثر آلودگی نفتی خلیج فارس بر ماهی P. waltoni  را با توجه به سه آنزیم اتوکسی رزازورین O دتیلاز - 2، گلوتاتیون S ترانسفراز و کاتالاز بررسی می‌کنند (29)؛ با این حال، هیچ نوعی از بررسی میکروبی در این پژوهش‌ها انجام نشده است. در بررسی آلاه[xvii] و همکاران مشخص شد باکتری‌های جداشده از پوست، آبشش و روده ماهی می‌توانند نفت خام را به‌عنوان منبع کربن و انرژی مصرف کنند. نتایج آنالیزهای مولکولی نشان دادند جدایه‌ها مربوط به Bacillus velezensis، Bacillus flexus، Pseudomonas brenneri و Pseudomonas azotoforman هستند (30).

رائو[xviii] و همکاران در بررسی خود اعلام می‌کنند ماهی Boleophthalmus sp. کمترین میزان تجمع کل هیدروکربن‌های نفتی[xix] را از بین 10 ماهی بررسی‌شده در سواحل غربی هند داشته است (31).

همچنین، سلطانی و همکاران، غلظت هیدروکربن‌های چندحلقه‌ای معطر در سه گونه ماهی خوراکی Leuciscus vorax ، Liza abu و Coptodon zillii از رودخانه اروند و خلیج فارس را به مقدار کم گزارش می‌کنند که می‌تواند به‌دلیل حضور باکتری‌های تجزیه‌کننده در دستگاه گوارش این جانوران باشد (32)؛ البته آنالیز میکروبی در این بررسی انجام نشده بود.

پژوهشی با هدف شناسایی باکتری‌های گونه‌ای ماهی به نام Boleophthalmus dussumieri از خانواده Gobiidae و از زیرخانواده Oxudercinae در مناطق ساحلی بین جزرومدی خلیج فارس انجام شده است. در مجموع، 80 سویه باکتریایی از روده، آب دریا و رسوبات گل‌آلود شناسایی شدند که سویه‌های Eubacterium tenue، Praclostridium bifermentans و Vibrio hyugaensis برای نخستین‌بار از این مناطق جداسازی شده‌اند (33).

مقدم و همکاران تحقیقی را با هدف جداسازی و شناسایی باکتری‌های تجزیه‌کننده هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای[xx] از رسوبات سطحی خلیج نایبند و ارزیابی کارایی طرح آزمایشی مبتنی بر آمار برای بهینه‌سازی تجزیه بیولوژیکی فنانترن و فلورن توسط جامعه غنی‌شده انجام داده‌اند. در این پژوهش، باکتری‌های تجزیه‌کننده PAH از رسوبات سطحی جدا شدند. سویه گرم منفی باکتریایی شاملMarinobacter hydrocarbonoclasticus ، Roseovarius pacificus، Pseudidiomarina sediminum از جامعه غنی‌سازی‌شده با بهره‌گیری از فلورن[xxi] و فنانترن[xxii] به‌عنوان تنها منبع کربن و انرژی جدا شدند (34).

سررا[xxiii] و همکاران با بررسی میکروبیوتای گوارشی ماهی Dicentrarchus labrax سویه‌های شناسایی‌شده راAcidobacteria ،Proteobacteria، Planctomycetes، Acinetobacter، Firmicutes و Verrucomicrobia معرفی می‌کنند که البته درصد تشکیل‌دهندة هرکدام به رژیم غذایی ماهی بستگی دارد (35).

نتایج به‌دست‌آمده از این تحقیق نشان می‌دهند میکروبیوم گوارشی برخی از ماهیان خلیج فارس توانایی تجزیه نفت خام و کاهش این نوع از آلودگی‌های نفتی را دارند. بهینه‌سازی این فرایند به بررسی‌های بیشتر نیاز دارد. باکتری‌های شناسایی‌شده در این بررسی درواقع از هر دو نوع باکتری‌های فلور روده با سازگاری ایجادشده طی سالیان و باکتری‌های محیطی رسوب و آب دریا هستند که وارد روده شده و جایگزین باکتری‌های قدیمی شده‌اند. به‌طور کلی تغییراتی در فلور روده به‌دلیل آلودگی نفتی ایجاد شده که سبب شده‌اند باکتری‌های حساس‌تر حذف شوند و انواع سازگارتر باقی بمانند.

[1]- Gobiiformes

[2]- Oxudercidae

[3]- Mudskipper

[4]- Biometrics

[5]- Marine agar

[6]- Optical density

[7]- National Center for Biotechnology Information

[8]- Dichloromethane

[9]- Whatman filter paper 1

[10]- Bootstrap

[11]- Escherichia coli

[xii]- Bioactive

[xiii]- Biosurfactants

[xiv]- Machado

[xv]- Polyethylene terephthalate

[xvi]- Shirani

[xvii]- Ullah

[xviii]- Rao

[xix]- Total Petroleum Hydrocarbons

[xx]- Polycyclic aromatic hydrocarbons

[xxi]- Fluorene

[xxii]- Phenanthrene

[xxiii]- Serra

  • Douglas LD., Rivera-Gonzalez N., Cool N., Bajpayee A., Udayakantha M., Liu G-W., et al. A Materials Science Perspective of Midstream Challenges in the Utilization of Heavy Crude Oil. ACS Omega, 2022; 7(2): 1547-74. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c06399
  • Alwan, H., Resen, A., Bashar, A., Abdulabbas, A., & Hassanshahian, M. (2022). Biodegradation of Marine Pollutants by Microorganisms: A Bibliometric Analysis. Research in Biotechnology and Environmental Science, 1(2): 43–53. https://doi.org/10.58803/rbes.v1i2.8
  • Sabernejad A., Bashar A., Rihan M., Kazem N., Hassanshahian, M. Comparing the Effects of Diesel Oil Pollution on Forest and Industrial Soil Microbial Community. Research in Biotechnology and Environmental Science, 2022; 1(1): 6–11. https://doi.org/10.58803/rbes.2202.1.1.02
  • Santisi, S., Cappello, S., Catalfamo, M., Mancini, G., Hassanshahian, M., Genovese, L., Giuliano, L. and Yakimov, M.M. Biodegradation of crude oil by individual bacterial strains and a mixed bacterial consortium. Brazilian Journal of Microbiology, 2015; 46(2): 377-87. https://doi.org/10.1590/S1517-838246120131276
  • Vidali, M. "Bioremediation. An overview. Pure and Applied Chemistry, 2001; 73(7): 1163-1172. https://doi.org/10.1351/pac200173071163
  • Bayat Z, Hassanshahian M, Cappello S. Immobilization of Microbes for Bioremediation of Crude Oil Polluted Environments: A Mini Review. Open Microbiol J, 2015 Jul 31; 9: 48-54. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4676050/
  • Kimes NE., Callaghan AV., Aktas DF., Smith WL., Sunner J., Golding B., et al. Metagenomic analysis and metabolite profiling of deep–sea sediments from the Gulf of Mexico following the Deepwater Horizon oil spill. Journal of Frontiers in Microbiology, 2013; 4: 50. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00050
  • Nichols C., Guezennec J., Bowman J. Bacterial exopolysaccharides from extreme marine environments with special consideration of the southern ocean, sea ice, and deep-sea hydrothermal vents: a review. Journal of Marine Biotechnology, 2005; 7 (4): 253-71. https://doi.org/10.1007/s10126-004-5118-2
  • Thompson A. Habitat and mutualism affect the distribution and abundance of a shrimp-associated goby. Journal of Marine and Freshwater Research, 2004; 55 (1): 105-13. https://doi.org/10.1071/MF03099
  • Murdy EO. A taxonomic revision and cladistic analysis of the oxudercine gobies (Gobiidae: Oxudercinae). Australian Museum; 1989.
  • Gutierrez T., Singleton DR., Berry D., Yang T., Aitken MD., Teske A. Hydrocarbon-degrading bacteria enriched by the Deepwater Horizon oil spill identified by cultivation and DNA-SIP. The ISME Journal, 2013; 7(11): 2091-104. https://doi.org/10.1038/ismej.2013.98
  • Dyksterhouse SE., Gray JP., Herwig RP., Lara JC., Staley JT. Cycloclasticus pugetii gen. nov., sp. nov., an aromatic hydrocarbon-degrading bacterium from marine sediments. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 1995; 45(1): 116-23. https://doi.org/10.1099/00207713-45-1-116
  • Hasanshahian M., Emtiazi G. Investigation of alkane biodegradation using the microtiter plate method and correlation between biofilm formation, biosurfactant production and crude oil biodegradation. Journal of International Biodeterioration & Biodegradation, 2008; 62 (2): 170-8. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2008.01.004
  • Krieg , Holt JG. Bergey's manual of systematic bacteriology. Yi Hsien Publishing Co.; 1984.
  • Sambrook J., Russell DW. Purification of nucleic acids by extraction with phenol: chloroform. Cold Spring Harbor Protocols, 2006; (1): 44-55. https://doi.org/10.1101/pdb.prot4455
  • Bayat Z., Hassanshahian M., Hasani MA. Study the symbiotic crude oil-degrading bacteria in the mussel Mactra stultorum collected from the Persian Gulf. Marine Pollution Bulletin, 2016; 105(1): 120-4. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.02.042
  • Hassanshahian M., Bayat Z., Cappello S., Smedile F., Yakimov M. Comparison the effects of bioaugmentation versus biostimulation on marine microbial community by PCR–DGGE: a mesocosm scale. Journal of Environmental Sciences, 2016; 43: 136-46. https://doi.org/10.1016/j.jes.2015.09.013
  • Hasanuzzaman M., Umadhay-Briones KM., Zsiros SM., Morita N., Nodasaka Y., Yumoto I., Okuyama H. Isolation, Identification, and Characterization of a Novel, Oil-Degrading Bacterium, Pseudomonas aeruginosa T1. Curr Microbiol, 2004; 49: 108–114. https://doi.org/10.1007/s00284-004-4267-x
  • Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., K T. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms. Journal of Molecular Biology and Evolution, 2018; 35: 1547-9. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096
  • Viesser JA., Sugai-Guerios MH., Malucelli LC., Pincerati MR., Karp SG., Maranho LT. petroleum-tolerant Rhizospheric Bacteria: isolation, characterization and Bioremediation potential. Journal of Scientific Reports, 2020; 10 (1): 1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-020-59029-9
  • Bayat Z., Hassanshahian M., Hesni MA. Enrichment and isolation of crude oil degrading bacteria from some mussels collected from the Persian Gulf. Marine Pollution Bulletin, 2015; 101(1): 85-91. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.11.021
  • Parhamfar M., Bayat Z., Parhamfar M., Hassanshahian M., Hosseini SS. Investigation of Oil-in-Water Emulsions Treatment by Crude Oil Degrading Bacteria and Coagulation with Cationic Polyacrylamide. J Pet Environ Biotechnol, 2018; 9: 369. 4172/2157-7463.1000369
  • Bayat Z., Akbari N., Hassanshahian M., Cappello S., Salehinasab, A. Screening of Biosurfactant-producing Bacteria from Symbiotic Microbes with Gastropods in the Persian Gulf. Research in Biotechnology and Environmental Science, 2022; 1(1): 1–5. https://doi.org/10.58803/rbes.v1i1.1
  • Sayed K., Baloo L., Sharma NK. Bioremediation of Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) by Bioaugmentation and Biostimulation in Water with Floating Oil Spill Containment Booms as Bioreactor Basin. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2021; 18 (5): 22-26. https://doi.org/10.3390/ijerph18052226
  • Varjani SJ., Upasani VN. A new look on factors affecting microbial degradation of petroleum hydrocarbon pollutants. Journal of International Biodeterioration & Biodegradation, 2017; 120: 71-83. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.02.006
  • Machado LF., de Assis Leite DC., da Costa Rachid CTC., Paes JE., Martins EF., Peixoto RS., et al. Tracking mangrove oil bioremediation approaches and bacterial diversity at different depths in an in situ mesocosms system. Journal of Frontiers in Microbiology, 2019; 10: 2107. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02107
  • Maghsodian Z., Sanati AM., Ramavandi B., Ghasemi A., Sorial GA. Microplastics accumulation in sediments and Periophthalmus waltoni fish, mangrove forests in southern Iran. Chemosphere, 2021; 264: 128543. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128543
  • Shirani M., Mirvaghefi A., Farahmand H., Abdollahi M. Biomarker responses in mudskipper (Periophthalmus waltoni) from the coastal areas of the Persian Gulf with oil pollution. Journal of Environmental Toxicology and Pharmacologym 2012; 34 (3): 705-13. https://doi.org/10.1016/j.etap.2012.09.018
  • Shirani M., Mirvaghefi A., Farahmand H., Abdollahi M. Assessing the effects of oil pollution of the Persian Gulf on activities of 3 different enzymatic biomarkers in gill of mudskipper Periophthalmus waltoni (Bushehr coastal area). Journal of Natural Environment, 2014; 67 (2): 157-184. https://doi.org/22059/jne.2014.51299 [In Persian].
  • Ullah S., Ali N., Dawar F., Nughman M., Rauf M., Khattak M., et al. Biodegradation of petroleum by bacteria isolated from fishes of Indian Ocean. Brazilian Journal of Biology, 2021; 82. https://doi.org/10.1590/1519-6984.244703
  • Rao MN., Ram A., Rokade M., Raja P., Rakesh P., Chemburkar P., et al. A preliminary estimate of total petroleum hydrocarbons in water and some commercially important fish species in the Amba estuary, west coast of India. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2016; 97 (1): 56-62. https://doi.org/10.1007/s00128-016-1819-2
  • Soltani N., Moore F., Keshavarzi B., Sorooshian A., Javid R. Potentially toxic elements (PTEs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in fish and prawn in the Persian Gulf, Iran. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2019; 173: 251-65. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.02.005
  • Ghotbeddin NN., Roomiani L. Identification and the First Record of Marine bacteria Mudskippers Boleophthalmus dussumieri (Valenciennes, 1837) by 16S rRNA on the Northern Intertidal areas of Persian Gulf, Iran. Journal of Research Square, 2020: 1-18. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-37231/v1
  • Moghadam MS., Ebrahimipour G., Abtahi B., Ghassempour A., Hashtroudi MS. Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by a bacterial consortium enriched from mangrove sediments. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 2014; 12 (1): 1-9. https://doi.org/10.1186/s40201-014-0114-6
  • Serra CR., Oliva-Teles A., Enes P., Tavares F. Gut microbiota dynamics in carnivorous European seabass (Dicentrarchus labrax) fed plant-based diets. Journal of Scientific Reports, 2021; 11 (1): 1-13. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80138-y