Miljöingenjörer gör det lättare att identifiera de bakteriearter som är ansvariga för att frigöra en form av arsenik som förorenar vattenförsörjningen för miljontals människor världen över.

Ett team av Utah State University College of Engineering-forskare utvecklade en ny primer - ett verktyg som används vid DNA-amplifiering - som förenklar processen att identifiera bakterier som finns i jord- och grundvattenprover. Av intresse är bakteriearterna utrustade med arsenatreduktasgener. Generna gör det möjligt för bakterier att omvandla naturligt förekommande arsenik till en mer giftig version av grundämnet. Teamets resultat publicerades 1 februari i Tillämpad och miljömikrobiologi - en ledande tidning, som täcker ämnen inom bioteknik, mikrobiell ekologi, livsmedelsmikrobiologi och industriell mikrobiologi.

Författarna förklarar att olika bakterier transformerar, eller minska, arsenik V - känd som arsenat - till arsenik III - känd som arsenit. Arsenit är mer giftigt för människor och är mer rörligt, vilket innebär att den rör sig lättare genom miljön och kan infiltrera grundvatten.

Forskare säger att en bättre förståelse för de mikrobiella ekosystemen som frigör arsenit är ett viktigt första steg för att minska förekomsten av arsenikförorening i grundvattnet.

"Arsenikförorening är ett av de största problemen med dricksvatten över hela världen, " sa Dr. Babur Mirza, en forskare vid USU:s Utah Water Research Lab och huvudförfattare till studien. "Denna nya primer gör det lättare för oss att se vilka arter av bakterier som finns i ett prov och om de har genen som vi letar efter."

Den nya primern - en kort DNA-sträng som riktar sig mot arsenatreduktasgenen - hjälper forskare att identifiera vilka bakterier i ett prov som har generna. Utan denna primer, forskare var tvungna att först odla bakteriecellerna i ett laboratorium innan de extraherade deras DNA och amplifierade genen. Sådana steg minskade ofta den mikrobiella mångfalden och ledde till partiska resultat.

"Nu kan vi helt enkelt lägga till primern i reaktionen och vi får kvantifierbara kopior av reduktasgenerna, " sa Mirza. "De kopierade generna visar oss vilka bakteriearter som finns i provet och berättar ny information om mångfalden av arsenatreducerande mikroorganismer."

Som en del av studien, laget, ledd av medförfattaren Dr Joan McLean, tog grundvattenprover från 20 privatägda brunnar i norra Utahs Cache County. Resultaten visade att 20 procent av de undersökta brunnarna hade arsenat- och arsenitkoncentrationer över dricksvattengränsen på 10 mikrogram per liter. Forskare testade sedan om proverna som innehöll höga arsenitkoncentrationer också hade ett överflöd av det genetiska materialet arsenatreduktas. Inte överraskande, de hittade en direkt matchning.

"Vi observerade en signifikant korrelation mellan reduktasgenöverflöd och arsenitkoncentrationer i grundvattenproverna, sade Mirza. Vad detta betyder är att var vi än hittar arsenit, vi kan förvänta oss att hitta mikrober med arsenatreduktasgener och vice versa."

Mirza sa att den nya primern framgångsrikt amplifierade reduktasgenerna och gjorde det möjligt för hans team att se en bred mångfald av arsenatreducerande mikroorganismer. Han sa att de nya primrarna kommer att vara användbara för att studera bakterier i en rad miljöer.

Författarna säger att det finns olika konsekvenser för studien. McLean sa att en fullständig bild av mångfalden av arsenatreducerande bakterier i en viss miljö kan leda till förbättrad markanvändning och medvetenhet om mänskliga aktiviteter som kan förvärra problemet.

"Med denna nya information som beskriver mångfalden av arsenikreducerande mikroorganismer, vi undersöker ytterligare förhållandet mellan dessa organismer och deras biogeokemiska miljöer som resulterar i arsenikförorening av grundvattnet."