За прозрачной гладью северных морей скрывается невидимая угроза — токсичные вещества, которые поступают со стоками с сельскохозяйственных полей, выбросами предприятий, нефтедобычи, судоходной деятельности и др. Особую опасность представляют канцерогены, которые накапливаются в морских организмах и донных отложениях. По пищевой цепочке они могут попадать в рыб, которые употребляются в пищу человеком.

Достоверно оценить степень загрязнения морских экосистем — сложная задача. Традиционные методы анализа требуют сложного лабораторного оборудования, многоэтапного процесса и часто не позволяют оценить реальное воздействие загрязнителей на живые организмы.

В МФТИ разработали альтернативное решение — компактные биосенсоры (lux-биосенсоры) на основе генетически модифицированных бактерий, которые светятся при контакте с канцерогенами в воде. Такие бактерии стали мощным инструментом экологического мониторинга, который с помощью света быстро и с высокой точностью сигнализирует специалистам о степени токсичности окружающей среды.

В новом исследовании учёные оценили содержание токсикантов в донных отложениях, собранных с глубины 35–300 метров во время экспедиций в Баренцевом, Карском и море Лаптевых. Также исследовали ткани нескольких видов беспозвоночных. В результате пробы не вызывали окислительного стресса или SOS-ответа. Однако в некоторых образцах бокоплавов, морского паука и морского таракана обнаружилась высокая концентрация алкилирующих канцерогенов: эти химические вещества способны вызывать развитие злокачественных опухолей. Наибольшую активность выявили в образцах организмов из Баренцева моря.

Таким образом, в отличие от химических анализов воды, которые проводят в лаборатории, уникальные lux-биосенсоры выявляют не конкретные химические соединения, но их комплексное воздействие и накопление в морских организмах. Исследование их тканей напрямую работает как система раннего предупреждения. Оно позволяет определить загрязнение водоёма ещё до того, как уровень вредных веществ станет опасным для человека. По сути, маленькие рачки, аккумулируя в себе токсичные агенты, становятся первыми индикаторами скрытой опасности для экосистемы, ведь они — важные составляющие пищевой цепи.

 Учёные МФТИ не только подтвердили эффективность применения lux-биосенсоров для выявления токсичных веществ в морских донных отложениях, но и обнаружили способность отдельных донных организмов накапливать алкилирующие соединения.