מחקר גלובלי בין-תחומי בהובלת אוניברסיטת אוקלהומה מרחיב את ההבנה של מיקרוביומים של בוצה פעילה לטיפול בשפכים של הדור הבא ומערכות שימוש חוזר משופרות על ידי הנדסת מיקרוביום. טיפול בשפכים ושימוש חוזר הם קריטיים לבריאות הגלובלית ולשמירה על אוכלוסיית העולם שצפויה להגיע ל-10 מיליארד עד 2050.
"במאי 2014, הקמנו קונסורציום מיקרוביום מים גלובלי כדרך לקדם שיתוף פעולה ותקשורת בינלאומיים בנושאי מחקר וחינוך גלובליים למיקרוביום מים", אמר ג'יזונג ג'ואו, מנהל OU, המכון לגנומיקה סביבתית; פרופסור מחקר ג'ורג' לין קרוס, מכללת OU לאמנויות ומדעים; פרופסור עזר, מכללת גלוגלי להנדסה; מדען בכיר נלווה, לורנס ברקלי המעבדה הלאומית; ופרופסור משנה, אוניברסיטת טסינגואה.
"בשונה מכמה יוזמות גלובליות אחרות המשתמשות בגישה מלמטה למעלה לגיוס דגימות מיקרוביאליות, הקונסורציום השתמש באסטרטגיית דגימה מלמעלה למטה כדי למקד את המיקרוביום של תהליכי בוצה פעילה במפעלי טיהור שפכים עירוניים המייצגים מרכיב חיוני של התשתית לחברות עירוניות מודרניות. הקמפיין כלל 111 חוקרים שדגמו 269 מתקני טיהור שפכים ב-86 ערים ב-23 מדינות בשש יבשות", אמר ג'ואו.
מחקר זה חדש בכמה דרכים: (1) הוא מדווח על המאמץ המקיף הראשון, המתואם ביותר, לבחון את המגוון העולמי והביוגוגרפיה של מיקרוביום הבוצה הפעילה; (2) הוא מתעד מיקרוביום פעיל מגוון ביותר, המכיל עד מיליארד פילוטיפים מיקרוביאליים המורכבים ממינים חדשים; (3) הוא מזהה את הליבה העולמית של קהילות חיידקים בוצה פעילה המקושרות לביצועי בוצה פעילה; (4) הוא מגלה שמיקרוביום הבוצה הפעילה שונה ממיקרוביום בבתי גידול אחרים; וכן (5) הוא מספק הבנה של המנגנונים המניעים את ההרכב והתפקודים של קהילות הבוצה הפעילה.
כל יום שפכים מטופלים בתהליך בוצה פעילה במכוני טיהור שפכים עירוניים ומוחזרים לסביבה לשימוש. תהליך טיפול זה נמצא בשימוש למעלה ממאה שנה ומייצג כיום את היישום הגדול ביותר של ביוטכנולוגיה בעולם, אך לא היה מאמץ למפות את מיקרוביום הבוצה הפעילה העולמית. פיתוח הבנה בסיסית של המגוון הביולוגי של מיקרוביום הבוצה הפעילה ביחס לביצועים הוא קריטי לקידום ואופטימיזציה של טכנולוגיית מפתח זו לשמירה על בריאות הסביבה.
"מאמץ הדגימה הגלובלי חסר התקדים הזה הניב תובנה חדשה לגבי המיקרוביולוגיה של בוצה פעילה", אמר ברוס ריטמן, מנהל, מרכז Biodesign Swette לביוטכנולוגיה סביבתית, אוניברסיטת אריזונה סטייט. "למרות הבדלים גיאוגרפיים ענקיים, לקהילות המיקרוביאליות של בוצה פעילה יש ליבה של כ-28 זני חיידקים, מה שמשקף את הבחירה האקולוגית העוצמתית והייחודית של תהליך הבוצה הפעילה."
"מחקר נרחב זה הוא הפעם הראשונה שנחקר מחקר שיטתי של קהילות המיקרוביאליות המועילות ביותר המעורבות בטיפול ביולוגי בשפכים יומיים מקהילות ברחבי העולם כדי להבין את המבנה והתפקוד הבסיסי שלהן. זה מייצג התפתחות חשובה בהבנה ותחזוקה של קהילות מיקרוביאליות חיוניות אלה", אמרה ליסה אלוורז-כהן, פרופסור פרד וקלייר סאואר, אוניברסיטת קליפורניה ברקלי, ומדען בכיר נלווה, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי.
