ጽሑፉ “የላቁ የባዮሬሚኔሽን ቴክኖሎጂዎች እና ሰው ሰራሽ ኦርጋኒክ ውህዶች (SOC) የመልሶ ጥቅም ላይ የሚውሉ ሂደቶች” የምርምር ርዕስ አካል ነው። ሁሉንም 14 ጽሑፎች ይመልከቱ
እንደ ናፍታሊን እና የተተኩ ናፍታሌኖች (ሜቲልናፍታሌን፣ ናፍታሌይክ አሲድ፣ 1-ናፍታሌ-ኤን-ሜቲልካርባሜት፣ ወዘተ) ያሉ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ያላቸው ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (PAHs) በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉ ሲሆን ለሕይወት አስጊ፣ ሚውቴጂክ እና/ወይም ካርሲኖጅኒክ ናቸው። እነዚህ ሰው ሰራሽ ኦርጋኒክ ውህዶች (SOCs) ወይም ዜኖባዮቲክስ ቅድሚያ የሚሰጣቸው ብክለቶች ተደርገው ይወሰዳሉ እና ለዓለም አቀፍ አካባቢ እና ለሕዝብ ጤና ከባድ ስጋት ይፈጥራሉ። የሰዎች እንቅስቃሴዎች ጥንካሬ (ለምሳሌ የድንጋይ ከሰል ጋዝ ማምረቻ፣ የዘይት ማጣሪያ፣ የተሽከርካሪ ልቀቶች እና የግብርና አፕሊኬሽኖች) የእነዚህን በየቦታው የሚገኙ እና ቀጣይነት ያላቸው ውህዶች ክምችት፣ እጣ ፈንታ እና መጓጓዣ ይወስናል። ከአካላዊ እና ኬሚካላዊ ህክምና/ማስወገጃ ዘዴዎች በተጨማሪ፣ እንደ ባዮሬሚዴሽን ያሉ አረንጓዴ እና ለአካባቢ ተስማሚ ቴክኖሎጂዎች፣ POCዎችን ሙሉ በሙሉ ሊያበላሹ ወይም ወደ መርዛማ ያልሆኑ ምርቶች ሊለውጧቸው የሚችሉ ረቂቅ ተሕዋስያንን የሚጠቀሙ፣ እንደ ባዮሬሚዴሽን ያሉ ደህንነቱ የተጠበቀ፣ ወጪ ቆጣቢ እና ተስፋ ሰጪ አማራጭ ሆነው ብቅ ብለዋል። የፊላ ፕሮቲዮባክቴሪያ (ፕሴውሞናስ፣ ፕሴውሞናስ፣ ኮማሞናስ፣ ቡርክሆልዴሪያ እና ኒዮስፊንጎባክቴሪየም)፣ ፈርሚኩቴስ (ባሲለስ እና ፓኒባሲለስ) እና አክቲኖባክቴሪያ (ሮዶኮከስ እና አርትሮባክቴሪ) በአፈር ማይክሮባዮታ ውስጥ ያሉ የተለያዩ የባክቴሪያ ዝርያዎች የተለያዩ ኦርጋኒክ ውህዶችን የማበላሸት ችሎታ አሳይተዋል። የሜታቦሊክ ጥናቶች፣ ጂኖሚክስ እና ሜታጂኖሚክ ትንተና በእነዚህ ቀላል የህይወት ቅርጾች ውስጥ ያለውን የካታቦሊክ ውስብስብነት እና ልዩነት እንድንረዳ ይረዱናል፣ ይህም ለበለጠ ውጤታማ ባዮዲግሬዲሽን ሊተገበር ይችላል። የPAHs የረጅም ጊዜ መኖር እንደ ፕላዝሚድስ፣ ትራንስፖሶኖች፣ ባክቴሪዮፋጅስ፣ ጂኖሚክ ደሴቶች እና የተቀናጁ ተጓዳኝ አካላት ያሉ የጄኔቲክ ክፍሎችን በመጠቀም በአግድም ጂን ዝውውር አማካኝነት አዳዲስ የመበስበስ ፌኖታይፖች እንዲታዩ አድርጓል። የተወሰኑ ተገልላዎች ወይም የሞዴል ማህበረሰቦች (ኮንሶርሺያ) የስርዓት ባዮሎጂ እና የጄኔቲክ ምህንድስና የእነዚህ PAHዎች አጠቃላይ፣ ፈጣን እና ቀልጣፋ ባዮዲሜሽን በሲነርጂስቲክ ውጤቶች አማካኝነት ያስችላል። በዚህ ግምገማ፣ በተለያዩ የሜታቦሊዝም መንገዶች እና ልዩነት፣ በጄኔቲክ ቅንብር እና ልዩነት፣ እና በናፍታሊን እና በተተኩ ናፍታሊን-የሚበላሹ ባክቴሪያዎች የሴሉላር ምላሾች/ማስተካከያዎች ላይ እናተኩራለን። ይህ ለሜዳ አተገባበር እና ውጤታማ ለሆነ ባዮሬዲሽን የጭንቀት ማመቻቸት ሥነ-ምህዳራዊ መረጃ ይሰጣል።
የኢንዱስትሪዎች ፈጣን እድገት (ፔትሮኬሚካሎች፣ ግብርና፣ የመድኃኒት ምርቶች፣ የጨርቃጨርቅ ቀለሞች፣ ኮስሞቲክስ፣ ወዘተ) ለአለም አቀፍ የኢኮኖሚ ብልጽግና እና የተሻሻለ የኑሮ ደረጃ አስተዋጽኦ አድርጓል። ይህ ኤክስፖኔንሲቭ እድገት የተለያዩ ምርቶችን ለማምረት የሚያገለግሉ በርካታ ሰው ሰራሽ ኦርጋኒክ ውህዶች (SOCs) እንዲመረቱ አድርጓል። እነዚህ የውጭ ውህዶች ወይም SOCዎች ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (PAHs)፣ ፀረ-ተባይ መድኃኒቶች፣ ፀረ-አረም መድኃኒቶች፣ ፕላስቲሲዘሮች፣ ማቅለሚያዎች፣ ፋርማሲዩቲካልስ፣ ኦርጋኖፎስፌትስ፣ የእሳት መከላከያዎች፣ ተለዋዋጭ ኦርጋኒክ መሟሟቶች፣ ወዘተ ያካትታሉ። ወደ ከባቢ አየር፣ የውሃ እና የምድር ሥነ-ምህዳሮች ይለቀቃሉ፣ እነዚህም ባለብዙ ገጽታ ተፅእኖዎች ስላሏቸው የፊዚኮኬሚካል ባህሪያትን እና የማህበረሰብ መዋቅርን በመቀየር በተለያዩ ባዮፎርሞች ላይ ጎጂ ውጤቶችን ያስከትላሉ (ፔትሪ እና ሌሎች፣ 2015፤ በርንሃርት እና ሌሎች፣ 2017፤ ሳርካር እና ሌሎች፣ 2020)። ብዙ የአሮማቲክ ብክለቶች በብዙ ያልተበላሹ ሥነ-ምህዳሮች/የብዝሃ ሕይወት ቦታዎች (ለምሳሌ የኮራል ሪፎች፣ የአርክቲክ/አንታርክቲክ የበረዶ ወረቀቶች፣ ከፍተኛ የተራራ ሐይቆች፣ ጥልቅ የባህር ደለል፣ ወዘተ) ላይ ጠንካራ እና አጥፊ ተጽእኖዎች አሏቸው (ጆንስ 2010፤ ቤየር እና ሌሎች 2020፤ ኖርድቦርግ እና ሌሎች 2020)። የቅርብ ጊዜ የጂኦማይክሮባዮሎጂ ጥናቶች እንደሚያሳዩት ሰው ሰራሽ ኦርጋኒክ ቁሶች (ለምሳሌ የአሮማቲክ ብክለቶች) እና ተዋጽኦዎቻቸው በሰው ሰራሽ መዋቅሮች (በተገነባ አካባቢ) ገጽታዎች ላይ መከማቸት (ለምሳሌ ከግራናይት፣ ከድንጋይ፣ ከእንጨት እና ከብረት የተሠሩ የባህል ቅርሶች እና ሀውልቶች) መበላሸታቸውን ያፋጥናል (ጋድድ 2017፤ ሊዩ እና ሌሎች 2018)። የሰው ልጅ እንቅስቃሴዎች በአየር ብክለት እና በአየር ንብረት ለውጥ ምክንያት የሀውልቶችን እና የህንፃዎችን ባዮሎጂያዊ መበላሸት ሊያባብሱ እና ሊያባብሱ ይችላሉ (ሊዩ እና ሌሎች 2020)። እነዚህ ኦርጋኒክ ብክለቶች በከባቢ አየር ውስጥ ካለው የውሃ ትነት ጋር ምላሽ ይሰጣሉ እና በመዋቅሩ ላይ ይረጋጋሉ፣ ይህም የቁሳቁሱን አካላዊ እና ኬሚካላዊ መበላሸት ያስከትላል። ባዮዲግሬዴሽን በሕያዋን ፍጥረታት ጥበቃ ላይ ተጽዕኖ በሚያሳድሩ ሕያዋን ፍጥረታት ምክንያት በሚመጡ ቁሶች መልክ እና ባህሪያት ላይ የማይፈለጉ ለውጦች በስፋት ይታወቃል (ፖቾን እና ጃቶን፣ 1967)። የእነዚህ ውህዶች ተጨማሪ የማይክሮባላዊ ተግባር (ሜታቦሊዝም) መዋቅራዊ ታማኝነትን፣ የጥበቃ ውጤታማነትን እና የባህል እሴትን ሊቀንስ ይችላል (ጋድ፣ 2017፤ ሊዩ እና ሌሎች፣ 2018)። በሌላ በኩል፣ በአንዳንድ ሁኔታዎች፣ ለእነዚህ መዋቅሮች የማይክሮባላዊ መላመድ እና ምላሽ መስጠት ጠቃሚ ሆኖ ተገኝቷል ምክንያቱም የመበስበስ/የመበስበስ ፍጥነትን የሚቀንሱ ባዮፊልሞችን እና ሌሎች የመከላከያ ቅርፊቶችን ስለሚፈጥሩ (ማርቲኖ፣ 2016)። ስለዚህ፣ ለድንጋይ፣ ለብረት እና ለእንጨት ሐውልቶች ውጤታማ የረጅም ጊዜ ዘላቂ የጥበቃ ስልቶችን ማዘጋጀት በዚህ ሂደት ውስጥ የተሳተፉትን ቁልፍ ሂደቶች በጥልቀት መረዳትን ይጠይቃል። ከተፈጥሯዊ ሂደቶች (ጂኦሎጂካል ሂደቶች፣ የደን እሳት፣ የእሳተ ገሞራ ፍንዳታዎች፣ የእፅዋት እና የባክቴሪያ ምላሾች) ጋር ሲነጻጸር፣ የሰው ልጅ እንቅስቃሴዎች ከፍተኛ መጠን ያላቸው ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (PAHs) እና ሌሎች ኦርጋኒክ ካርቦን (OC) ወደ ሥነ-ምህዳሮች እንዲለቀቁ ያደርጋል። በግብርና ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ብዙ PAHዎች (እንደ ዲዲቲ፣ አትራዚን፣ ካርባሪል፣ ፔንታክሎሮፌኖል፣ ወዘተ ያሉ ፀረ-ተባዮች እና ፀረ-ተባይ መድኃኒቶች)፣ ኢንዱስትሪ (ድፍድፍ ዘይት፣ የዘይት ዝቃጭ/ቆሻሻ፣ ከፔትሮሊየም የተገኙ ፕላስቲኮች፣ PCBs፣ ፕላስቲሰሮች፣ ሳሙናዎች፣ ፀረ-ተባዮች፣ ጭስ ማውጫዎች፣ ሽቶዎች እና መከላከያዎች)፣ የግል እንክብካቤ ምርቶች (የፀሐይ መከላከያዎች፣ ፀረ-ተባዮች፣ የነፍሳት መከላከያዎች እና ፖሊሳይክሊክ ማስኮች) እና ጥይቶች (እንደ 2,4,6-TNT ያሉ ፈንጂዎች) የፕላኔቶችን ጤና ሊነኩ የሚችሉ ሊሆኑ የሚችሉ ዜኖባዮቲክስ ናቸው (Srogi, 2007; Vamsee-Krishna and Phale, 2008; Petrie et al., 2015)። ይህ ዝርዝር በፔትሮሊየም የተገኙ ውህዶችን (የነዳጅ ዘይቶች፣ ቅባቶች፣ አስፋልትፊኖች)፣ ከፍተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ያላቸው ባዮፕላስቲክዎች እና አዮኒክ ፈሳሾችን ለማካተት ሊሰፋ ይችላል (Amde et al., 2015)። ሠንጠረዥ 1 የተለያዩ መዓዛ ያላቸው ብክለቶችን እና በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ አተገባበራቸው ይዘረዝራል። በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ ተለዋዋጭ ኦርጋኒክ ውህዶች እንዲሁም የካርቦን ዳይኦክሳይድ እና ሌሎች የግሪንሀውስ ጋዞች ሰው ሰራሽ ልቀቶች መጨመር ጀምረዋል (ድቮራክ እና ሌሎች፣ 2017)። ሆኖም፣ ሰው ሰራሽ ተፅእኖዎች ከተፈጥሮአዊ ተፅእኖዎች በእጅጉ ይበልጣሉ። በተጨማሪም፣ በርካታ የ SOC ዎች በብዙ የአካባቢ አካባቢዎች ውስጥ እንደሚቀጥሉ እና በባዮሞች ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ የሚያሳድሩ ብቅ ያሉ ብክለቶች እንደሆኑ ደርሰንበታል (ምስል 1)። እንደ ዩናይትድ ስቴትስ የአካባቢ ጥበቃ ኤጀንሲ (USEPA) ያሉ የአካባቢ ኤጀንሲዎች በሳይቶቶክሲክ፣ በጂኖቶክሲክ፣ በሚውቴጂክ እና በካርሲኖጂኒክ ባህሪያቸው ምክንያት ብዙዎቹን እነዚህን ብክለቶች ቅድሚያ በሚሰጧቸው ዝርዝሮች ውስጥ አካተዋል። ስለዚህ፣ ጥብቅ የአወጋገድ ደንቦች እና ከተበከሉ ሥነ-ምህዳሮች የቆሻሻ አያያዝ/ማስወገድ ውጤታማ ስልቶች ያስፈልጋሉ። እንደ ፒሮሊሲስ፣ ኦክሲዴቲቭ ቴርማል ህክምና፣ የአየር አየር፣ የመሬት ሙሌት፣ ማቃጠል፣ ወዘተ ያሉ የተለያዩ የፊዚካል እና ኬሚካላዊ ህክምና ዘዴዎች ውጤታማ አይደሉም እና ውድ ናቸው እና ዝገት፣ መርዛማ እና ለማከም አስቸጋሪ የሆኑ ተረፈ ምርቶችን ያስገኛሉ። በዓለም አቀፍ ደረጃ የአካባቢ ግንዛቤ እየጨመረ በመምጣቱ፣ እነዚህን ብክለቶች እና ተዋጽኦዎቻቸውን (እንደ halogenated፣ nitro፣ alkyl እና/ወይም ሜቲል ያሉ) ሊያበላሹ የሚችሉ ረቂቅ ተሕዋስያን ትኩረት እየሳቡ ነው (ፌኔል እና ሌሎች፣ 2004፤ ሃሪታሽ እና ካውሺክ፣ 2009፤ ፋሌ እና ሌሎች፣ 2020፤ ሳርካር እና ሌሎች፣ 2020፤ ሽዋኔማን እና ሌሎች፣ 2020)። እነዚህን ተወላጅ የሆኑ እጩ ረቂቅ ተሕዋስያን ብቻቸውን ወይም በተደባለቁ ባህሎች (ቅኝ ግዛቶች) ውስጥ የአሮማቲክ ብክለቶችን ለማስወገድ መጠቀም በአካባቢ ደህንነት፣ ወጪ፣ ቅልጥፍና፣ ውጤታማነት እና ዘላቂነት ረገድ ጥቅሞች አሉት። ተመራማሪዎች እንዲሁም የማይክሮባዮቲክ ሂደቶችን ከኤሌክትሮኬሚካል ሬዶክስ ዘዴዎች ማለትም ከባዮኤሌክትሮኬሚካል ስርዓቶች (BES) ጋር በማዋሃድ ለብክለት ህክምና/ማስወገድ ተስፋ ሰጪ ቴክኖሎጂ አድርገው እየመረመሩ ነው (ሁዋንግ እና ሌሎች፣ 2011)። የቢኤስ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ ቅልጥፍና፣ ዝቅተኛ ወጪ፣ የአካባቢ ደህንነት፣ የክፍል ሙቀት አሠራር፣ ባዮ-ተኳሃኝ ቁሳቁሶች እና ጠቃሚ የሆኑ ተረፈ ምርቶችን (ለምሳሌ ኤሌክትሪክ፣ ነዳጅ እና ኬሚካሎች) መልሶ የማግኘት ችሎታ ምክንያት እየጨመረ የመጣ ትኩረትን ስቧል (ፓንት እና ሌሎች፣ 2012፤ ናዛሪ እና ሌሎች፣ 2020)። ከፍተኛ-ፍጥነት ያለው የጂኖም ቅደም ተከተል እና የኦሚክስ መሳሪያዎች/ዘዴዎች መምጣት የተለያዩ የመበስበስ ረቂቅ ተሕዋስያን ምላሾችን በጄኔቲክ ቁጥጥር፣ ፕሮቲዮሚክስ እና ፍሉክሶሚክስ ላይ ብዙ አዳዲስ መረጃዎችን አቅርቧል። እነዚህን መሳሪያዎች ከስርዓት ባዮሎጂ ጋር ማጣመር ውጤታማ እና ውጤታማ ባዮዲግሬዴሽን ለማግኘት በማይክሮባዮሎጂዎች ውስጥ የታለሙ ካታቦሊክ መንገዶችን (ማለትም ሜታቦሊክ ዲዛይን) መምረጥ እና በጥሩ ሁኔታ ማስተካከል ላይ ያለንን ግንዛቤ የበለጠ አሳድጓል። ተስማሚ እጩ ረቂቅ ተሕዋስያንን በመጠቀም ውጤታማ የባዮሪሜድሜሽን ስልቶችን ለመንደፍ፣ የማይክሮባዮሚክ አቅምን፣ የሜታቦሊክ ልዩነትን፣ የጄኔቲክ ስብጥርን እና ኢኮሎጂን (አውቶኢኮሎጂ/ሲኔኮሎጂ) መረዳት ያስፈልገናል።
ምስል 1. በተለያዩ የአካባቢ አካባቢዎች እና ባዮታ ላይ ተጽዕኖ በሚያሳድሩ የተለያዩ ምክንያቶች በኩል ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ PAHዎች ምንጮች እና መንገዶች። የተቆራረጡ መስመሮች በሥነ-ምህዳር አካላት መካከል ያለውን መስተጋብር ይወክላሉ።
በዚህ ግምገማ፣ እንደ ናፍታሊን እና በተለያዩ የባክቴሪያ ተነጥለው የሚገኙ ናፍታሌኖች ያሉ ቀላል PAHዎችን ስለማበላሸት መረጃ ለማጠቃለል ሞክረናል፤ ይህም የሜታቦሊክ መንገዶችን እና ልዩነትን፣ በመበላሸት ውስጥ የተሳተፉ ኢንዛይሞችን፣ የጂን ስብጥር/ይዘት እና ልዩነትን፣ የሴሉላር ምላሾችን እና የተለያዩ የባዮሬሚሽን ገጽታዎችን ያካትታል። ባዮኬሚካላዊ እና ሞለኪውላዊ ደረጃዎችን መረዳት ተስማሚ የሆኑ የአስተናጋጅ ዝርያዎችን እና እንደዚህ ያሉ ቅድሚያ የሚሰጣቸውን ብክለቶች ውጤታማ ባዮሬሚሽን ለማድረግ ተጨማሪ የጄኔቲክ ምህንድስናቸውን ለመለየት ይረዳል። ይህ ውጤታማ ባዮሬሚሽን ለማድረግ የጣቢያ-ተኮር የባክቴሪያ ኮንሶርሺያ ለመመስረት ስልቶችን ለማዘጋጀት ይረዳል።
በርካታ መርዛማ እና አደገኛ የአሮማቲክ ውህዶች መኖር (የሃኬልን ደንብ 4n + 2π ኤሌክትሮኖች፣ n = 1፣ 2፣ 3፣ …) እንደ አየር፣ አፈር፣ ደለል እና የገጽታ እና የከርሰ ምድር ውሃ ያሉ የተለያዩ የአካባቢ ሚዲያዎችን ከባድ ስጋት ይፈጥራል (ፑግሊሲ እና ሌሎች፣ 2007)። እነዚህ ውህዶች በመስመራዊ፣ በማዕዘን ወይም በክላስተር ቅርፅ የተደረደሩ ነጠላ የቤንዚን ቀለበቶች (ሞኖሳይክሊክ) ወይም በርካታ የቤንዚን ቀለበቶች (ፖሊሳይክሊክ) አላቸው እና ከፍተኛ አሉታዊ ሬዞናንስ ኃይል እና ኢንተርቲነስ (ኢነርቲነስ) ምክንያት በአካባቢው ውስጥ መረጋጋትን (መረጋጋት/አለመረጋጋትን) ያሳያሉ፣ ይህም በሃይድሮፎቢቲነታቸው እና በተቀነሰ ሁኔታቸው ሊገለጽ ይችላል። አሮማቲክ ቀለበት በሜቲል (-CH3)፣ ካርቦክሲል (-COOH)፣ ሃይድሮክሲል (-OH) ወይም ሰልፎኔት (-HSO3) ቡድኖች ሲተካ፣ የበለጠ የተረጋጋ ይሆናል፣ ለማክሮሞለኪውሎች የበለጠ ጠንካራ ፍቅር ይኖረዋል፣ እና በባዮሎጂካል ስርዓቶች ውስጥ ባዮአክሙሉላይት ነው (Seo et al., 2009፤ Phale et al., 2020)። እንደ ናፍታሊን እና ተዋጽኦዎቹ [ሜቲልናፍታሊን፣ ናፍታሆይክ አሲድ፣ ናፍታሌኔሰልፎኔት እና 1-ናፍታይል ኤን-ሜቲልካርባሜት (ካርባሪል)] ያሉ አንዳንድ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ያላቸው ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (LMWAHs)፣ በአሜሪካ የአካባቢ ጥበቃ ኤጀንሲ እንደ ጂኖቶክሲክ፣ ሚውቴጂኒክ እና/ወይም ካርሲኖጂኒክ (Cerniglia, 1984) ቅድሚያ በሚሰጣቸው ኦርጋኒክ ብክለቶች ዝርዝር ውስጥ ተካትተዋል (Cerniglia, 1984)። የዚህ የNM-PAHዎች ክፍል ወደ አካባቢው መለቀቅ እነዚህ ውህዶች በሁሉም የምግብ ሰንሰለቱ ደረጃዎች ባዮአክምዩላይዜሽን ሊያስከትል ይችላል፣ በዚህም የስነ-ምህዳሮችን ጤና ይጎዳል (Binkova et al., 2000; Srogi, 2007; Quinn et al., 2009)።
የPAHዎች ወደ ባዮታ የሚወስዱት ምንጮች እና መንገዶች በዋናነት እንደ አፈር፣ የከርሰ ምድር ውሃ፣ የገጽታ ውሃ፣ ሰብሎች እና ከባቢ አየር ባሉ የተለያዩ የስነ-ምህዳር ክፍሎች መካከል በሚደረግ ፍልሰት እና መስተጋብር በኩል ናቸው (አሬይ እና አትኪንሰን፣ 2003)። ምስል 1 በሥነ-ምህዳሮች ውስጥ የተለያዩ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት PAHዎች መስተጋብር እና ስርጭት እና ወደ ባዮታ/ሰው ተጋላጭነት የሚወስዱትን መንገዶች ያሳያል። PAHዎች በአየር ብክለት እና በተሽከርካሪ ልቀቶች፣ በኢንዱስትሪ ጭስ ማውጫ ጋዞች (የድንጋይ ከሰል ጋዝ፣ ማቃጠል እና የኮክ ምርት) እና በማስቀመጫቸው ምክንያት በመሬት ላይ ይቀመጣሉ። እንደ ሰው ሰራሽ ጨርቃጨርቅ፣ ማቅለሚያዎች እና ቀለሞች ማምረት፣ የእንጨት ጥበቃ፣ የጎማ ማቀነባበሪያ፣ የሲሚንቶ ማምረቻ ተግባራት፣ የተባይ ማጥፊያ ምርት እና የግብርና አፕሊኬሽኖች ያሉ የኢንዱስትሪ እንቅስቃሴዎች በመሬት እና በውሃ ስርዓቶች ውስጥ የPAHዎች ዋና ምንጮች ናቸው (ባምፎርዝ እና ሲንግልተን፣ 2005፤ ዊክ እና ሌሎች፣ 2011)። ጥናቶች እንደሚያሳዩት በከተማ ዳርቻዎች እና በከተማ አካባቢዎች፣ በአውራ ጎዳናዎች አቅራቢያ እና በትላልቅ ከተሞች ውስጥ ያሉ አፈር ከኃይል ማመንጫዎች፣ ከመኖሪያ ቤቶች ማሞቂያ፣ ከአየር እና ከመንገድ ትራፊክ ጭነቶች እና ከግንባታ እንቅስቃሴዎች በሚወጣው ልቀት ምክንያት ለፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (PAHs) የበለጠ ተጋላጭ ናቸው (Suman et al., 2016)። (2008) በኒው ኦርሊንስ፣ ሉዊዚያና፣ ዩኤስኤ ውስጥ በመንገድ አቅራቢያ ባሉ አፈር ውስጥ ያሉ PAHዎች እስከ 7189 μg/ኪግ ከፍ ያሉ ሲሆኑ፣ በክፍት ቦታ ግን 2404 μg/ኪግ ብቻ ነበሩ። በተመሳሳይ፣ በበርካታ የአሜሪካ ከተሞች ውስጥ ከድንጋይ ከሰል ጋዝ ማፍሰሻ ቦታዎች አቅራቢያ ባሉ አካባቢዎች እስከ 300 μg/ኪግ የሚደርሱ የPAH መጠኖች ሪፖርት ተደርገዋል (ካናሊ እና ሃሪያማ፣ 2000፤ ባምፎርዝ እና ሲንግልተን፣ 2005)። እንደ ዴልሂ (ሻርማ እና ሌሎች፣ 2008)፣ አግራ (ዱቤይ እና ሌሎች፣ 2014)፣ ሙምባይ (ኩልካርኒ እና ቬንካታራማን፣ 2000) እና ቪዛካፓትናም (ኩልካርኒ እና ሌሎች፣ 2014) ካሉ የተለያዩ የህንድ ከተሞች የመጡ አፈር ከፍተኛ የPAH ክምችት እንደያዙ ተዘግቧል። መዓዛ ያላቸው ውህዶች በቀላሉ በአፈር ቅንጣቶች፣ ኦርጋኒክ ቁስ እና በሸክላ ማዕድናት ላይ ይዋሃዳሉ፣ በዚህም በሥነ-ምህዳሮች ውስጥ ዋና ዋና የካርቦን ሰምጦች ይሆናሉ (ስሮጊ፣ 2007፤ ፔንግ እና ሌሎች፣ 2008)። በውሃ ሥነ-ምህዳሮች ውስጥ የPAH ዋና ምንጮች ዝናብ (እርጥብ/ደረቅ ዝናብ እና የውሃ ትነት)፣ የከተማ ፍሳሽ፣ የቆሻሻ ውሃ መፍሰስ፣ የከርሰ ምድር ውሃ መሙላት ወዘተ ናቸው (ስሮጊ፣ 2007)። በባህር ሥነ-ምህዳሮች ውስጥ 80% የሚሆኑት PAHዎች ከዝናብ፣ ከደለል እና ከቆሻሻ ፍሳሽ የተገኙ እንደሆኑ ይገመታል (ሞቴላይ-ማሴይ እና ሌሎች፣ 2006፤ ስሮጊ፣ 2007)። ከጠጣር ቆሻሻ ማስወገጃ ቦታዎች በሚወጡ የገጽታ ውሃ ወይም ፍሳሽ ውስጥ ከፍተኛ የPAH ክምችት በመጨረሻ ወደ የከርሰ ምድር ውሃ ውስጥ ይፈስሳል፣ ይህም ከ70% በላይ የሚሆነው የደቡብ እና የደቡብ ምስራቅ እስያ ህዝብ የከርሰ ምድር ውሃ ስለሚጠጣ ትልቅ የህዝብ ጤና ስጋት ይፈጥራል (ዱታጉፕታ እና ሌሎች፣ 2019)። በቅርቡ በዌስት ቤንጋል፣ ህንድ የተካሄደው የዱታጉፕታ እና ሌሎች (2020) የወንዝ (32) እና የከርሰ ምድር ውሃ (235) ትንታኔዎች፣ 53% የሚሆኑ የከተማ ነዋሪዎች እና 44% የሚሆኑ የገጠር ነዋሪዎች (በድምሩ 20 ሚሊዮን ነዋሪዎች) ለናፍታሊን (4.9–10.6 μg/L) እና ለተዋጽኦዎቹ ሊጋለጡ እንደሚችሉ አረጋግጧል። የተለያዩ የመሬት አጠቃቀም ቅጦች እና የከርሰ ምድር ውሃ ማውጣት በከርሰ ምድር ውስጥ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ያላቸው PAHs ቀጥ ያለ ትራንስፖርት (ማበረታታት) የሚቆጣጠሩ ዋና ዋና ምክንያቶች እንደሆኑ ይቆጠራሉ። የግብርና ፍሳሽ፣ የማዘጋጃ ቤት እና የኢንዱስትሪ ቆሻሻ ውሃ ፈሳሾች እና ጠንካራ ቆሻሻ/ቆሻሻ ፈሳሾች በወንዝ ተፋሰሶች እና በከርሰ ምድር ደለል ውስጥ ባሉ PAHs እንደተጎዱ ተረጋግጧል። የከባቢ አየር ዝናብ የPAH ብክለትን የበለጠ ያባብሰዋል። በዓለም አቀፍ ደረጃ በወንዞች/ተፋሰሶች ውስጥ ከፍተኛ የPAH ክምችት እና የአልኪል ተዋጽኦዎቻቸው (በአጠቃላይ 51) ሪፖርት ተደርጓል፤ እነዚህም እንደ ፍሬዘር ወንዝ፣ ሉዋን ወንዝ፣ ዴንሶ ወንዝ፣ ሚዙሪ ወንዝ፣ አናኮስቲያ ወንዝ፣ ኤብሮ ወንዝ እና ዴላዌር ወንዝ (ዩንከር እና ሌሎች፣ 2002፤ ሞቴላይ-ማሴይ እና ሌሎች፣ 2006፤ ሊ እና ሌሎች፣ 2010፤ አሞአኮ እና ሌሎች፣ 2011፤ ኪም እና ሌሎች፣ 2018) ናቸው። በጋንጅስ ወንዝ ተፋሰስ ደለል ውስጥ፣ ናፍታሊን እና ፌናንትሪን በጣም ጉልህ እንደሆኑ ተገኝተዋል (በ70% ናሙናዎች ውስጥ ተገኝተዋል) (ዱታጉፕታ እና ሌሎች፣ 2019)። ከዚህም በላይ ጥናቶች እንደሚያሳዩት የመጠጥ ውሃ ክሎራይድ የበለጠ መርዛማ ኦክስጅን ያላቸው እና ክሎሪን ያላቸው PAHዎች እንዲፈጠሩ ሊያደርግ ይችላል (ማኖሊ እና ሳማራ፣ 1999)። PAHዎች በተበከለ አፈር፣ በከርሰ ምድር ውሃ እና በዝናብ ምክንያት ተክሎች በመምጠጥ ምክንያት በእህል፣ በፍራፍሬ እና በአትክልቶች ውስጥ ይከማቻሉ (ፊስሜስ እና ሌሎች፣ 2002)። እንደ ዓሳ፣ ሙሰል፣ ክላም እና ሽሪምፕ ያሉ ብዙ የውሃ ውስጥ ፍጥረታት በተበከለ ምግብ እና በባህር ውሃ እንዲሁም በቲሹዎች እና በቆዳ በኩል በPAHዎች ተበክለዋል (ማኬይ እና ፍሬዘር፣ 2000)። እንደ መጥበስ፣ መጥበስ፣ ማጨስ፣ መጥበስ፣ ማድረቅ፣ መጋገር እና የከሰል ምግብ ማብሰል ያሉ የማብሰያ/ማቀነባበሪያ ዘዴዎች በምግብ ውስጥ ከፍተኛ መጠን ያለው PAHs ሊያስከትሉ ይችላሉ። ይህ በአብዛኛው የሚወሰነው በማጨስ ቁሳቁስ ምርጫ፣ በፊኖሊክ/አሮማቲክ ሃይድሮካርቦን ይዘት፣ በማብሰያ ሂደት፣ በማሞቂያ አይነት፣ በእርጥበት ይዘት፣ በኦክስጅን አቅርቦት እና በቃጠሎ ሙቀት ላይ ነው (ጊሊ እና ሌሎች፣ 2000፤ ጎሜስ እና ሌሎች፣ 2013)። ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (PAHs) በወተት ውስጥ በተለያዩ ክምችቶች (0.75–2.1 mg/L) ተገኝተዋል (ጊሬሊ እና ሌሎች፣ 2014)። የእነዚህ PAHዎች በምግብ ውስጥ መከማቸት በምግብ ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት ላይ የተመሰረተ ሲሆን መርዛማ ውጤቶቻቸው ደግሞ ከፊዚዮሎጂ ተግባራት፣ ከሜታቦሊዝም እንቅስቃሴ፣ ከመምጠጥ፣ ከማሰራጨት እና ከሰውነት ስርጭት ጋር የተያያዙ ናቸው (ሜቺኒ እና ሌሎች፣ 2011)።
የፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (PAHs) መርዛማነት እና ጎጂ ውጤቶች ለረጅም ጊዜ ይታወቃሉ (Cherniglia, 1984)። ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (LMW-PAHs) (ከሁለት እስከ ሶስት ቀለበቶች) እንደ ዲኤንኤ፣ አር ኤን ኤ እና ፕሮቲኖች ካሉ የተለያዩ ማክሮሞለኪውሎች ጋር በኮቫለንታይን ሊተሳሰሩ ይችላሉ እና ካርሲኖጂኒክ ናቸው (ሳንታሬሊ እና ሌሎች፣ 2008)። በሃይድሮፎቢክ ባህሪያቸው ምክንያት በሊፒድ ሽፋኖች ይለያያሉ። በሰዎች ውስጥ፣ ሳይቶክሮም P450 ሞኖኦክሲጂኔዝ PAHዎችን ወደ ኤፒኦክሳይድ ያመነጫል፣ አንዳንዶቹ ከፍተኛ ምላሽ ሰጪ ናቸው (ለምሳሌ፣ ባዲዮል ኤፒኦክሳይድ) እና መደበኛ ሴሎችን ወደ አደገኛ ሴሎች እንዲቀይሩ ሊያደርግ ይችላል (ማርስተን እና ሌሎች፣ 2001)። በተጨማሪም፣ እንደ ኩዊኖን፣ ፊኖል፣ ኤፖክሳይድ፣ ዳይኦል፣ ወዘተ ያሉ የPAHዎች የለውጥ ምርቶች ከወላጅ ውህዶች የበለጠ መርዛማ ናቸው። አንዳንድ PAHዎች እና የሜታቦሊክ መካከለኛዎቻቸው በሜታቦሊዝም ውስጥ ሆርሞኖችን እና የተለያዩ ኢንዛይሞችን ሊነኩ ይችላሉ፣ በዚህም ምክንያት እድገትን፣ ማዕከላዊውን የነርቭ ሥርዓትን፣ የመራቢያ እና የበሽታ መከላከያ ስርዓቶችን አሉታዊ ተጽዕኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ (ስዌታ እና ፋሌ፣ 2005፤ ቫምሴ-ክሪሽና እና ሌሎች፣ 2006፤ ኦስቲንግ እና ሌሎች፣ 2008)። ለአጭር ጊዜ ለዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት PAHዎች መጋለጥ በአስም በሽታ ላለባቸው የሳንባ ተግባር እና ቲምብሮሲስ ችግር እንደሚፈጥር እና የቆዳ፣ የሳንባ፣ የፊኛ እና የጨጓራና ትራክት ካንሰሮችን የመያዝ እድልን እንደሚጨምር ተዘግቧል (ኦልሰን እና ሌሎች፣ 2010፤ ዲግስ እና ሌሎች፣ 2011)። የእንስሳት ጥናቶች እንደሚያሳዩት የPAH መጋለጥ በመራቢያ ተግባር እና እድገት ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ሊያሳድር እና የዓይን ሞራ ግርዶሽ፣ የኩላሊት እና የጉበት ጉዳት እና የጃንዲ በሽታ ሊያስከትል ይችላል። እንደ ዲዮል፣ ኤፖክሳይድ፣ ኩዊኖኖች እና ፍሪ ራዲካልስ (ካቴሽን) ያሉ የተለያዩ የPAH ባዮትራንስፎርሜሽን ምርቶች የዲኤንኤ አዱዳክቶችን እንደሚፈጥሩ ታይቷል። የተረጋጉ ተጨማሪዎች የዲኤንኤ ማባዛት ማሽነሪዎችን እንደሚቀይሩ ታይቷል፣ ያልተረጋጉ ተጨማሪዎች ደግሞ ዲኤንኤውን (በዋነኛነት ወደ አዴኒን እና አንዳንድ ጊዜ ወደ ጉዋኒን) ሊያጸዱ ይችላሉ፤ ሁለቱም ወደ ሚውቴሽን የሚያመሩ ስህተቶችን ሊፈጥሩ ይችላሉ (Schweigert et al. 2001)። በተጨማሪም፣ ኩዊኖኖች (ቤንዞ-/ፓን-) ምላሽ ሰጪ የኦክስጅን ዝርያዎችን (ROS) ማመንጨት ይችላሉ፣ ይህም በዲኤንኤ እና በሌሎች ማክሮሞለኪውሎች ላይ ገዳይ ጉዳት ያስከትላል፣ በዚህም የቲሹ ተግባር/ህያውነት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል (Ewa and Danuta 2017)። ለዝቅተኛ የፒሪን፣ የቢፊኒል እና የናፍታሊን ክምችት ለረጅም ጊዜ መጋለጥ በሙከራ እንስሳት ላይ ካንሰር እንደሚያስከትሉ ተዘግቧል (Diggs et al. 2012)። ገዳይ በሆኑ መርዛማነታቸው ምክንያት፣ እነዚህን PAHዎች ከተጎዱ/ከተበከሉ ቦታዎች ማጽዳት/ማስወገድ ቅድሚያ የሚሰጠው ጉዳይ ነው።
የተለያዩ የፊዚካል እና ኬሚካላዊ ዘዴዎች ከተበከሉ ቦታዎች/አካባቢዎች PAHዎችን ለማስወገድ ጥቅም ላይ ውለዋል። እንደ ማቃጠል፣ ዲክሎሪን ማውጣት፣ የአልትራቫዮሌት ኦክሳይድ፣ መጠገን እና የሟሟ ማውጣት ያሉ ሂደቶች ብዙ ጉዳቶች አሏቸው፣ ከእነዚህም ውስጥ መርዛማ ተረፈ ምርቶች መፈጠር፣ የሂደት ውስብስብነት፣ የደህንነት እና የቁጥጥር ጉዳዮች፣ ዝቅተኛ ቅልጥፍና እና ከፍተኛ ወጪ ይገኙበታል። ሆኖም፣ የማይክሮባላዊ ባዮዲግሬዴሽን (ባዮሪሜዲዴሽን ተብሎ የሚጠራው) ማይክሮባላዊ ህዋሳትን በንጹህ ባህሎች ወይም ቅኝ ግዛቶች መልክ መጠቀምን የሚያካትት ተስፋ ሰጪ አማራጭ አቀራረብ ነው። ከአካላዊ እና ኬሚካላዊ ዘዴዎች ጋር ሲነጻጸር፣ ይህ ሂደት ለአካባቢ ተስማሚ፣ ወራሪ ያልሆነ፣ ወጪ ቆጣቢ እና ዘላቂ ነው። ባዮሪሜዲዴሽን በተጎዳው ቦታ (በቦታው) ወይም በልዩ ሁኔታ በተዘጋጀ ቦታ (ex situ) ሊከናወን ይችላል፣ ስለዚህ ከባህላዊ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ዘዴዎች የበለጠ ዘላቂ የማስተካከያ ዘዴ ተደርጎ ይቆጠራል (ጁሃዝ እና ናይዱ፣ 2000፤ አንድሬዮኒ እና ጂያንፍሬዳ፣ 2007፤ ሜጋራጅ እና ሌሎች፣ 2011፤ ፌሌ እና ሌሎች፣ 2020፤ ሳርካር እና ሌሎች፣ 2020)።
የአሮማቲክ ብክለቶች መበላሸት ውስጥ የተሳተፉትን የማይክሮባላዊ ሜታቦሊዝም ደረጃዎች መረዳት ለሥነ-ምህዳር እና ለአካባቢ ዘላቂነት ከፍተኛ ሳይንሳዊ እና ኢኮኖሚያዊ አንድምታ አለው። በዓለም ዙሪያ 2.1×1018 ግራም ካርቦን (C) በደለል እና ኦርጋኒክ ውህዶች (ማለትም ዘይት፣ የተፈጥሮ ጋዝ እና የድንጋይ ከሰል፣ ማለትም የቅሪተ አካል ነዳጆች) ውስጥ የሚከማች ሲሆን ይህም ለዓለም አቀፉ የካርቦን ዑደት ከፍተኛ አስተዋጽኦ ያደርጋል። ይሁን እንጂ ፈጣን የኢንዱስትሪ ልማት፣ የቅሪተ አካል ነዳጅ ማውጣት እና የሰው ልጅ እንቅስቃሴዎች እነዚህን ሊቶስፌሪክ የካርቦን ማጠራቀሚያዎችን እያሟጠጡ ሲሆን በየዓመቱ 5.5×1015 ግራም ኦርጋኒክ ካርቦን (እንደ ብክለት) ወደ ከባቢ አየር እየለቀቁ ነው (ጎንዛሌዝ-ጋያ እና ሌሎች፣ 2019)። አብዛኛው ይህ ኦርጋኒክ ካርቦን በሴዲሚሽን፣ በማጓጓዝ እና በፍሳሽ ወደ ምድር እና የባህር ሥነ-ምህዳሮች ይገባል። በተጨማሪም፣ እንደ ፕላስቲኮች፣ ፕላስቲሰሮች እና የፕላስቲክ ማረጋጊያዎች (phthalates እና isomers) ካሉ የቅሪተ አካል ነዳጆች የተገኙ አዳዲስ ሰው ሰራሽ ብክለቶች የባህር፣ የአፈር እና የውሃ ሥነ-ምህዳሮችን እና ባዮታዎቻቸውን በእጅጉ ያበላሻሉ፣ በዚህም የዓለም የአየር ንብረት አደጋዎችን ያባብሳሉ። የተለያዩ የማይክሮፕላስቲክ ዓይነቶች፣ ናኖፕላስቲክስ፣ የፕላስቲክ ቁርጥራጮች እና ከፖሊኢታይሊን ቴሬፍታሌት (PET) የተገኙ መርዛማ ሞኖመር ምርቶቻቸው በሰሜን አሜሪካ እና በደቡብ ምስራቅ እስያ መካከል ባለው የፓስፊክ ውቅያኖስ ውስጥ ተከማችተዋል፣ “ታላቁ የፓስፊክ ቆሻሻ መጣያ” በመፍጠር የባህር ህይወትን ይጎዳሉ (ኒዌል እና ሌሎች፣ 2020)። ሳይንሳዊ ጥናቶች እንደዚህ አይነት ብክለቶችን/ቆሻሻዎችን በማንኛውም አካላዊ ወይም ኬሚካላዊ ዘዴዎች ማስወገድ እንደማይቻል አረጋግጠዋል። በዚህ አውድ ውስጥ፣ በጣም ጠቃሚ የሆኑት ረቂቅ ተሕዋስያን ብክለቶችን ወደ ካርቦን ዳይኦክሳይድ፣ ኬሚካላዊ ኃይል እና ሌሎች መርዛማ ያልሆኑ ተረፈ ምርቶችን ወደ ሌሎች የንጥረ ነገር ዑደት ሂደቶች (H፣ O፣ N፣ S፣ P፣ Fe፣ ወዘተ) ውስጥ ዘልቀው የሚገቡ ናቸው። ስለዚህ፣ የአሮማቲክ ብክለት ማዕድን ማውጣትን የማይክሮባዮሎጂ ኢኮፊዚዮሎጂ እና የአካባቢ ቁጥጥርን መረዳት የማይክሮባላዊ የካርቦን ዑደትን፣ የተጣራ የካርቦን በጀትን እና የወደፊት የአየር ንብረት አደጋዎችን ለመገምገም ወሳኝ ነው። እንደዚህ አይነት ውህዶችን ከአካባቢው የማስወገድ አስቸኳይ ፍላጎት ሲኖር፣ በንጹህ ቴክኖሎጂዎች ላይ ያተኮሩ የተለያዩ ኢኮ-ኢንዱስትሪዎች ብቅ ብለዋል። በአማራጭ፣ በሥነ-ምህዳሮች ውስጥ የተከማቹ የኢንዱስትሪ ቆሻሻ/ቆሻሻ ኬሚካሎችን ማጣራት (ማለትም ከቆሻሻ ወደ ሀብት አቀራረብ) የክብ ኢኮኖሚ እና የዘላቂ ልማት ግቦች አንዱ ምሰሶ እንደሆነ ይቆጠራል (Close et al., 2012)። ስለዚህ፣ የእነዚህን ሊሆኑ የሚችሉ የመበስበስ እጩዎች ሜታቦሊክ፣ ኢንዛይማቲክ እና የጄኔቲክ ገጽታዎችን መረዳት እንደዚህ ያሉ መዓዛ ያላቸውን ብክለቶች ውጤታማ በሆነ መንገድ ለማስወገድ እና ባዮሜዲቴሽን ለማድረግ እጅግ በጣም አስፈላጊ ነው።
ከብዙዎቹ ጥሩ መዓዛ ካላቸው ብክለቶች መካከል፣ እንደ ናፍታሊን እና ተተኪ ናፍታሌኖች ላሉ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ያላቸው PAHዎች ልዩ ትኩረት እንሰጣለን። እነዚህ ውህዶች ከፔትሮሊየም የተገኙ ነዳጆች፣ የጨርቃጨርቅ ቀለሞች፣ የሸማቾች ምርቶች፣ ፀረ-ተባይ መድኃኒቶች (የእሳት እራት እና የነፍሳት ማባረሪያዎች)፣ የፕላስቲክ አዘገጃጀቶች እና ታኒን ዋና ዋና ክፍሎች ሲሆኑ በዚህም ምክንያት በብዙ ሥነ-ምህዳሮች ውስጥ በስፋት ይገኛሉ (ፕሬውስ እና ሌሎች፣ 2003)። የቅርብ ጊዜ ሪፖርቶች በውሃ ውስጥ በሚገኙ ደለል፣ የከርሰ ምድር ውሃ እና የከርሰ ምድር አፈር፣ የቫዶዝ ዞኖች እና የወንዝ አልጋዎች ውስጥ የናፍታሌን ክምችት መከማቸትን ያጎላሉ፣ ይህም በአካባቢ ውስጥ ያለውን ባዮአክሙሌሽን ይጠቁማል (ዱታጉፕታ እና ሌሎች፣ 2019፣ 2020)። ሠንጠረዥ 2 የናፍታሌን እና ተዋጽኦዎቹ የፊዚዮኬሚካላዊ ባህሪያት፣ አፕሊኬሽኖች እና የጤና ተፅእኖዎችን ያጠቃልላል። ከሌሎች ከፍተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ያላቸው PAHዎች ጋር ሲነፃፀሩ፣ ናፍታሌን እና ተዋጽኦዎቹ ብዙም ሃይድሮፎቢክ፣ በውሃ የሚሟሟ እና በሥነ-ምህዳሮች ውስጥ በስፋት የተከፋፈሉ ናቸው፣ ስለዚህ ብዙውን ጊዜ የPAHs ሜታቦሊዝምን፣ የጄኔቲክስን እና የሜታቦሊዝም ልዩነትን ለማጥናት እንደ ሞዴል ንጣፎች ያገለግላሉ። በርካታ ቁጥር ያላቸው ረቂቅ ተሕዋስያን ናፍታሊን እና ተዋጽኦዎቹን ሜታቦሊዝም ማድረግ ይችላሉ፣ እና ስለ ሜታቦሊዝም መንገዶቻቸው፣ ኢንዛይሞች እና የቁጥጥር ባህሪያቸው አጠቃላይ መረጃ ይገኛል (ማሊክ እና ሌሎች፣ 2011፤ ፌሌ እና ሌሎች፣ 2019፣ 2020)። በተጨማሪም፣ ናፍታሊን እና ተዋጽኦዎቹ በከፍተኛ ብዛታቸው እና ባዮአቫቪዥን በመኖራቸው ምክንያት ለአካባቢ ብክለት ግምገማ እንደ ፕሮቶታይፕ ውህዶች ተመድበዋል። የአሜሪካ የአካባቢ ጥበቃ ኤጀንሲ አማካይ የናፍታሊን መጠን ከሲጋራ ጭስ በኪዩቢክ ሜትር 5.19 μg፣ በዋናነት ባልተሟላ ማቃጠል እና ከጎን ጭስ ከ7.8 እስከ 46 μg እንደሆነ ይገምታል፣ ለክሪኦሶት እና ለናፍታሊን መጋለጥ ደግሞ ከ100 እስከ 10,000 እጥፍ ከፍ ያለ ነው (ፕሬውስ እና ሌሎች 2003)። በተለይም ናፍታሊን ዝርያ፣ ክልል እና ጾታዊ-ተኮር የመተንፈሻ አካላት መርዛማነት እና ካርሲኖጂኒክነት እንዳለው ተገኝቷል። በእንስሳት ጥናቶች ላይ በመመስረት፣ ዓለም አቀፍ የካንሰር ምርምር ኤጀንሲ (IARC) ናፍታሊንን “ሊሆን የሚችል የሰው ልጅ ካርሲኖጂናል” (ቡድን 2ቢ)1 ብሎ መድቧል። በተተኩ ናፍታሌኖች መጋለጥ፣ በዋናነት በመተንፈስ ወይም በቅድመ-አፍ (በአፍ) አስተዳደር፣ የሳንባ ሕብረ ሕዋሳት ጉዳት ያስከትላል እና በአይጦች እና አይጦች ውስጥ የሳንባ ዕጢዎች መከሰትን ይጨምራል (ብሔራዊ የቶክሲኮሎጂ ፕሮግራም 2)። አጣዳፊ መዘዞች ማቅለሽለሽ፣ ማስታወክ፣ የሆድ ህመም፣ ተቅማጥ፣ ራስ ምታት፣ ግራ መጋባት፣ ከፍተኛ ላብ፣ ትኩሳት፣ ታክካርዲያ፣ ወዘተ ያካትታሉ። በሌላ በኩል ደግሞ ሰፊው ስፔክትረም ካርባሜት ፀረ-ተባይ ካርባርይል (1-ናፍታይል ኤን-ሜቲልካርባሜት) ለውሃ ውስጥ ኢንቬርቤቶች፣ አምፊቢያኖች፣ የማር ንቦች እና ሰዎች መርዛማ እንደሆነ ተዘግቧል እና ሽባነትን የሚያስከትሉ አሲቲልኮሊንስቴሬዝን እንደሚገታ ታይቷል (Smulders et al., 2003፤ Bulen and Distel, 2011)። ስለዚህ፣ በተበከሉ አካባቢዎች ውስጥ የማይክሮባላዊ መበላሸት፣ የጄኔቲክ ቁጥጥር፣ የኢንዛይም እና የሴሉላር ምላሾችን ዘዴዎች መረዳት በተበከሉ አካባቢዎች ውስጥ የባዮሬሚዲያሽን ስልቶችን ለማዘጋጀት ወሳኝ ነው።
ሠንጠረዥ 2. ስለ ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት፣ አጠቃቀሞች፣ የመለየት ዘዴዎች እና ተያያዥ በሽታዎች ዝርዝር መረጃ ከናፍታሊን እና ከተወጪዎቹ።
በተበከሉ አካባቢዎች፣ ሃይድሮፎቢክ እና ሊፖፊሊክ አሮማቲክ ብክለቶች በአካባቢ ማይክሮባዮም (ማህበረሰብ) ላይ የተለያዩ የሴሉላር ተፅእኖዎችን ሊያስከትሉ ይችላሉ፣ ለምሳሌ የሜምብሬን ፈሳሽነት ለውጦች፣ የሜምብሬን ፐርሜቲዝም፣ የሊፒድ ባይሌየር እብጠት፣ የኃይል ዝውውር መቋረጥ (ኤሌክትሮን ትራንስፖርት ሰንሰለት/ፕሮቶን ሞቲፊሽን ኃይል) እና የሜምብሬን-ተያያዥ ፕሮቲኖች እንቅስቃሴ (ሲኬማ እና ሌሎች፣ 1995)። በተጨማሪም፣ እንደ ካቴኮልስ እና ኩዊኖኖች ያሉ አንዳንድ የሚሟሟ መካከለኛ አካላት ምላሽ ሰጪ የኦክስጅን ዝርያዎችን (ROS) ያመነጫሉ እና ከዲኤንኤ እና ፕሮቲኖች ጋር ተጨማሪ ነገሮችን ይፈጥራሉ (ፔኒንግ እና ሌሎች፣ 1999)። ስለዚህ፣ በሥነ-ምህዳሮች ውስጥ ያሉት እንደዚህ ያሉ ውህዶች በብዛት የማይክሮባላዊ ማህበረሰቦች በተለያዩ የፊዚዮሎጂ ደረጃዎች ውጤታማ ዲሰርጀሮች እንዲሆኑ በመራጭ ግፊት ያደርጋሉ፣ ይህም የመምጠጥ/መጓጓዣ፣ የሴሉላር ትራንስፎርሜሽን፣ ውህደት/አጠቃቀም እና ክፍፍልን ጨምሮ።
የሪቦሶማል የውሂብ ጎታ ፕሮጀክት-II (RDP-II) ፍለጋ እንዳመለከተው በናፍታሊን ወይም በተወሳዮቹ የተበከሉ ሚዲያ ወይም የማበልጸጊያ ባህሎች ውስጥ በአጠቃላይ 926 የባክቴሪያ ዝርያዎች ተነጥለው ይገኛሉ። የፕሮቲኦባክቴሪያ ቡድን ከፍተኛውን የወኪል ብዛት (n = 755) ነበረው፣ በመቀጠልም ፈርሚኩቴስ (52)፣ ባክቴሮይድቴስ (43)፣ አክቲኖባክቴሪያ (39)፣ ቴነሪኩቴስ (10) እና ያልተመደቡ ባክቴሪያዎች (8) ነበሩ (ምስል 2)። የγ-ፕሮቲኦባክቴሪያ (ፕሴውዶሞናሌስ እና ዛንቶሞናሌስ) ተወካዮች ከፍተኛ የጂ+ሲ ይዘት ያላቸውን ሁሉንም ግራም-ኔጌቲቭ ቡድኖችን ተቆጣጥረውታል (54%)፣ ክሎስትሪዲያልስ እና ባሲላሌስ (30%) ዝቅተኛ የጂ+ሲ ይዘት ያላቸው ግራም-ፖዘቲቭ ቡድኖች ነበሩ። ፕሴዩዶሞናስ (ከፍተኛው ቁጥር 338 ዝርያዎች) ናፍታሌይን እና ሜቲል ተዋጽኦዎቹን በተለያዩ የተበከሉ ሥነ-ምህዳሮች (የከሰል ታር፣ ፔትሮሊየም፣ ጥሬ ዘይት፣ ዝቃጭ፣ የዘይት ፍሳሾች፣ የቆሻሻ ውሃ፣ ኦርጋኒክ ቆሻሻ እና የቆሻሻ ማጠራቀሚያዎች) እንዲሁም ባልተሟሉ ሥነ-ምህዳሮች (አፈር፣ ወንዞች፣ ደለል እና የከርሰ ምድር ውሃ) ውስጥ ማበላሸት እንደሚችሉ ተዘግቧል (ምስል 2)። ከዚህም በላይ፣ የማበልጸጊያ ጥናቶች እና የእነዚህ ክልሎች የሜታጂኖሚክ ትንተና ያልተለማመዱ የሌጂዮኔላ እና የክሎስትሪዲየም ዝርያዎች የመበላሸት አቅም ሊኖራቸው እንደሚችል አሳይተዋል፣ ይህም አዳዲስ መንገዶችን እና የሜታቦሊክ ልዩነትን ለማጥናት እነዚህን ባክቴሪያዎች ማልማት አስፈላጊ መሆኑን ያሳያል።
ምስል 2. በናፍታሊን እና በናፍታሊን ተዋጽኦዎች በተበከሉ አካባቢዎች ውስጥ የባክቴሪያ ተወካዮች የታክሶኖሚክ ልዩነት እና ሥነ-ምህዳራዊ ስርጭት።
ከተለያዩ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦንን ከሚያበላሹ ረቂቅ ተሕዋስያን መካከል አብዛኛዎቹ ናፍታሊንን እንደ ብቸኛ የካርቦን እና የኢነርጂ ምንጭ አድርገው ሊያበላሹት ይችላሉ። በናፍታሌን ሜታቦሊዝም ውስጥ የተሳተፉት ክስተቶች ቅደም ተከተል ለፕሴውዶሞናስ ስፒ ተገልጿል። (ዝርያዎች፡ NCIB 9816-4፣ G7፣ AK-5፣ PMD-1 እና CSV86)፣ Pseudomonas stutzeri AN10፣ Pseudomonas fluorescens PC20 እና ሌሎች ዝርያዎች (ND6 እና AS1) (ማሃጃን እና ሌሎች፣ 1994፤ ሬስኒክ እና ሌሎች፣ 1996፤ አንዌይለር እና ሌሎች፣ 2000፤ ባሱ እና ሌሎች፣ 2003፤ ዴኒስ እና ዝይልስትራ፣ 2004፤ ሶታ እና ሌሎች፣ 2006፤ ሜታቦሊዝም የሚጀምረው ባለብዙ አካል ዳይኦክሲጀኔዝ [ናፍታሊን ዳይኦክሲጀኔዝ (NDO)፣ ቀለበት ሃይድሮክሲላቲንግ ዳይኦክሲጀኔዝ] ሲሆን ይህም የናፍታሊንን መዓዛ ቀለበቶች እንደ ሌላኛው ንጣፍ ሞለኪውላር ኦክስጅንን በመጠቀም ኦክሳይድን የሚያነቃቃ ሲሆን ናፍታሊንን ወደ ሲስ-ናፍታሌኔዲዮል ይለውጣል (ምስል 3)። ሲስ-ዲሃይድሮዲዮል ወደ 1,2-ዲሃይድሮክሲናፍታታሊን በዴሃይድሮጂኔዝ። ቀለበት የሚቆርጥ ዳይኦክሲጀኔዝ፣ 1,2-ዲሃይድሮክሲናፍታታሌን ዳይኦክሲጀኔዝ (12DHNDO)፣ 1,2-ዲሃይድሮክሲናፍታታሌን ወደ 2-ሃይድሮክሲክሮሚን-2-ካርቦክሲሊክ አሲድ ይለውጣል። ኢንዛይማቲክ ሲስ-ትራንስ ኢሶሜራይዜሽን ትራንስ-ኦ-ሃይድሮክሲቤንዚሊዲኔፒሩቫት ያመነጫል፣ ይህም በሃይድራታሴ አልዶላዝ ወደ ሳሊሲሊክ አልዲሄይድ እና ፒሩቫት የተሰነጠቀ ነው። ኦርጋኒክ አሲድ ፒሩቫት ከናፍታሊን ካርቦን አጽም የተገኘ የመጀመሪያው የC3 ውህድ ሲሆን ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ ይመራል። በተጨማሪም፣ በNAD+ ላይ የተመሰረተ ሳሊሲላዳይዴ ዴሃይድሮጂኔዝ ሳሊሲላዳይዴ ወደ ሳሊሲሊክ አሲድ ይለውጠዋል። በዚህ ደረጃ ሜታቦሊዝም የናፍታሊን መበላሸት "የላይኛው መንገድ" ይባላል። ይህ መንገድ በአብዛኛዎቹ ናፍታሊን በሚበላሹ ባክቴሪያዎች ውስጥ በጣም የተለመደ ነው። ሆኖም ግን፣ ጥቂት ልዩ ሁኔታዎች አሉ፤ ለምሳሌ፣ በቴርሞፊሊክ ባሲለስ ሃምቡርጊ 2፣ የናፍታሊን መበላሸት በናፍታሊን 2,3-ዳይኦክሳይድናፍታሊን አማካኝነት ይጀምራል እና 2,3-ዲሃይድሮክሲናፍታሊን ይፈጥራል (አንዌለር እና ሌሎች፣ 2000)።
ምስል 3. የናፍታሊን፣ ሜቲልናፍታሊን፣ ናፍታቶይክ አሲድ እና ካርባሪል መበላሸት መንገዶች። ክብ ቅርጽ ያላቸው ቁጥሮች የናፍታሊን እና ተዋጽኦዎቹን ወደ ቀጣይ ምርቶች ተከታታይነት ለመቀየር ኃላፊነት የሚወስዱ ኢንዛይሞችን ይወክላሉ። 1 - ናፍታሊን ዳይኦክሲጀኔዝ (NDO)፤ 2፣ ሲስ-ዲሃይድሮዲዮል ዴሃይድሮጂኔዝ፤ 3፣ 1,2-ዲሃይድሮክሲናፍታሊን ዳይኦክሲጀኔዝ፤ 4፣ 2-ሃይድሮክሲክሮሚን-2-ካርቦክሲሊክ አሲድ ኢሶሜሬዝ፤ 5፣ ትራንስ-ኦ-ሃይድሮክሲቤንዚሊዲኔፒሩቫት ሃይድራታዝ አልዶላዝ፤ 6፣ ሳሊሲላዴይድ ዴሃይድሮጂኔዝ፤ 7፣ ሳሊሲሌት 1-ሃይድሮክሲላዝ፤ 8፣ ካቴክል 2,3-ዳይኦክሲጀኔዝ (C23DO)፤ 9፣ 2-ሃይድሮክሲሙኮኔት ሴሚሌዴይድ ዴሃይድሮጂኔዝ፤ 10፣ 2-ኦክሶፔንት-4-ኢኖኤት ሃይድራታዝ፤ 11፣ 4-ሃይድሮክሲ-2-ኦክሶፔንታኖኤት አልዶላዝ፤ 12፣ አሴታልዴይድ ዴሃይድሮጂኔዝ፤ 13፣ ካቴክል-1,2-ዳይኦክሳይድ (C12DO)፤ 14፣ ሙኮኔት ሳይክሎይሶሜሬዝ፤ 15፣ ሙኮኖላክቶን ዴልታ-ኢሶሜሬዝ፤ 16፣ β-ኬቶአዲፓቴኖላክቶን ሃይድሮላዝ፤ 17፣ β-ኬቶአዲፓቴ ሱቺኒል-ኮአ ትራንስፌሬዝ፤ 18፣ β-ኬቶአዲፓቴ-ኮአ ቲዮላዝ፤ 19፣ ሱቺኒል-ኮአ፡ አሲቲል-ኮአ ሱቺኒልትራንስፌሬዝ፤ 20፣ ሳሊሲሌት 5-ሃይድሮክሲላዝ፤ 21 – ጄንቲሴት 1,2-ዳይኦክሳይድ (GDO)፤ 22፣ ማሌይልፒሩቫቴ ኢሶሜሬዝ፤ 23፣ ፉማሪልፒሩቫቴ ሃይድሮላዝ፤ 24፣ ሜቲልናፍታሌኔ ሃይድሮክሲላዝ (NDO)፤ 25፣ ሃይድሮክሲሜቲልናፍታሌኔ ዴሃይድሮጅኔዝ፤ 26፣ ናፍታሌዴይድ ዴሃይድሮጅኔዝ፤ 27፣ 3-ፎርማይልሳሊሲሊክ አሲድ ኦክሲዳዝ፤ 28፣ ሃይድሮክሲሶፍታሌት ዴካርቦክሲላዝ፤ 29፣ ካርባሪል ሃይድሮላዝ (CH)፤ 30፣ 1-ናፍታሌ-2-ሃይድሮክሳይላዝ።
እንደ ኦርጋኒክ እና የጄኔቲክ አወቃቀሩ፣ የተገኘው ሳሊሲሊክ አሲድ በሳሊሲሊክ 1-ሃይድሮክሲላዝ (S1H) ወይም በሳሊሲሊክ 5-ሃይድሮክሲላዝ (S5H) በመጠቀም በጄንቲሴት መንገድ በኩል በካቴኮል መንገድ በኩል የበለጠ ይለዋወጣል (ምስል 3)። ሳሊሲሊክ አሲድ በናፍታሊን ሜታቦሊዝም (የላይኛው መንገድ) ውስጥ ዋነኛው መካከለኛ ስለሆነ፣ ከሳሊሲሊክ አሲድ እስከ TCA መካከለኛ ደረጃዎች ብዙውን ጊዜ የታችኛው መንገድ ተብለው ይጠራሉ፣ እና ጂኖች ወደ አንድ ኦፔሮን ይደራጃሉ። በላይኛው መንገድ ኦፔሮን (ናህ) እና በታችኛው መንገድ ኦፔሮን (ሳል) ውስጥ ያሉት ጂኖች በተለመደው የቁጥጥር ምክንያቶች ቁጥጥር ስር መሆናቸውን ማየት የተለመደ ነው፤ ለምሳሌ፣ NahR እና salicylic acid እንደ ኢንዳክተሮች ሆነው ያገለግላሉ፣ ሁለቱም ኦፔሮኖች ናፍታሊንን ሙሉ በሙሉ እንዲለዋወጡ ያስችላቸዋል (Phale et al., 2019, 2020)።
በተጨማሪም፣ ካቴኮል በካቴኮል 2,3-ዳይኦክሳይድሴ (C23DO) (የየን እና ሌሎች፣ 1988) በሜታ መንገድ በኩል ወደ 2-ሃይድሮክሲሙኮኔት ሴሚሌዴይድ በዑደት ተከፍሏል እና በ2-ሃይድሮክሲሙኮኔት ሴሚሌዴይድ ሃይድሮላዝ ተጨማሪ ሃይድሮላይዝ በማድረግ 2-ሃይድሮክሲፔንት-2,4-ዳይኖይክ አሲድ ይፈጥራል። ከዚያም 2-ሃይድሮክሲፔንት-2,4-ዳይኖኤት በሃይድራታዝ (2-ኦክሶፔንት-4-ኢኖኤት ሃይድራታዝ) እና አልዶላዝ (4-ሃይድሮክሲ-2-ኦክሶፔንታኖኤት አልዶላዝ) ወደ ፒሩቫት እና አሴታልዴይድ ይቀየራል ከዚያም ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ ይገባል (ምስል 3)። በአማራጭ፣ ካቴኮል በካቴኮል 1,2-ኦክሲጀኔዝ (C12DO) በኦርቶ መንገድ በኩል ወደ ሲሲስ፣ሲስ-ሙኮኔት በዑደት ተከፍሏል። ሙኮኔት ሳይክሎይሶሜሬዝ፣ ሙኮኖላክቶን ኢሶሜሬዝ እና β-ኬቶአዲፓት-ኖላክቶን ሃይድሮላዝ ሲሲስ፣ሲስ-ሙኮኔትን ወደ 3-ኦክሶአዲፓት ይቀይራሉ፣ ይህም በሱቺኒል-ኮአ እና አሲቲል-ኮአ በኩል ወደ ማዕከላዊው የካርቦን መንገድ ይገባል (ኖዛኪ እና ሌሎች፣ 1968) (ምስል 3)።
በጄንቲሴት (2,5-ዲሃይድሮክሲቤንዞኤት) መንገድ ውስጥ፣ አሮማቲክ ቀለበት በጄንቲሴት 1,2-ዳይኦክሳይድ (GDO) ተቆርጦ ማሌይልፒሩቫት ይፈጥራል። ይህ ምርት በቀጥታ ወደ ፒሩቫት እና ማሌት ሊቀየር ይችላል፣ ወይም ደግሞ ፉማሪልፒሩቫት እንዲፈጠር ኢሶሜራይዜድ ሊደረግበት ይችላል፣ ከዚያም ወደ ፒሩቫት እና ፉማራት ሊቀየር ይችላል (ላርኪን እና ዴይ፣ 1986)። የአማራጭ መንገዱ ምርጫ በሁለቱም ግራም-ኔጌቲቭ እና ግራም-ፖዘቲቭ ባክቴሪያዎች በባዮኬሚካላዊ እና በጄኔቲክ ደረጃዎች ታይቷል (ሞራውስኪ እና ሌሎች፣ 1997፤ ዋይት እና ሌሎች፣ 1997)። ግራም-ኔጌቲቭ ባክቴሪያዎች (ፕሴውዶሞናስ) ሳሊሲሊክ አሲድ መጠቀም ይመርጣሉ፣ ይህም የናፍታሌሊን ሜታቦሊዝምን የሚያነሳሳ ሲሆን ሳሊሲሊት 1-ሃይድሮክሲላዝ (ጊብሰን እና ሱብራማኒያን፣ 1984) በመጠቀም ወደ ካቴኮል ዲካርቦክሲሌሽን ያደርገዋል። በሌላ በኩል፣ በግራም-ፖዘቲቭ ባክቴሪያ (ሮዶኮከስ) ውስጥ፣ ሳሊሲሌት 5-ሃይድሮክሲላዝ ሳሊሲሊክ አሲድን ወደ ጄንቲሲክ አሲድ ይለውጠዋል፣ ሳሊሲሊክ አሲድ ደግሞ በናፍታሊን ጂኖች ግልባጭ ላይ ምንም አይነት ኢንዳክቲቭ ተጽእኖ የለውም (ግሩንድ እና ሌሎች፣ 1992) (ምስል 3)።
እንደ Pseudomonas CSV86፣ Oceanobacterium NCE312፣ Marinhomonas naphthotrophicus፣ Sphingomonas paucimobilis 2322፣ Vibrio cyclotrophus፣ Pseudomonas fluorescens LP6a፣ Pseudomonas እና Mycobacterium ዝርያዎች ያሉ ሞኖሜቲልናፍታሊን ወይም ዲሜቲልናፍታሊን ሊያበላሹ እንደሚችሉ ተዘግቧል (ዲን-ሬይመንድ እና ባርታ፣ 1975፤ ካኔ እና ዊሊያምስ፣ 1982፤ ማሃጃን እና ሌሎችም፣ 1994፤ ዱታ እና ሌሎችም፣ 1998፤ ሄድሉንድ እና ሌሎችም፣ 1999)። ከእነዚህም መካከል የPseudomonas sp. CSV86 1-ሜቲልናፍታሊን እና 2-ሜቲልናፍታሊን የመበስበስ መንገድ በባዮኬሚካላዊ እና ኢንዛይማቲክ ደረጃዎች በግልጽ ጥናት ተደርጎበታል (ማሃጃን እና ሌሎችም፣ 1994)። 1-ሜቲልናፍታሊን በሁለት መንገዶች ይለዋወጣል። በመጀመሪያ፣ አሮማቲክ ቀለበት ሃይድሮክሲላይትድ (ያልተተከለው የሜቲልናፍታሊን ቀለበት) ወደ ሲስ-1,2-ዲሃይድሮክሲ-1,2-ዲሃይድሮ-8-ሜቲልናፍታሊን ይፈጥራል፣ ይህም ወደ ሜቲል ሳሊሲሌት እና ሜቲልካቴክል የበለጠ ኦክሳይድ ይደረግበታል፣ ከዚያም ከቀለበት መቆራረጥ በኋላ ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ ይገባል (ምስል 3)። ይህ መንገድ “የካርቦን ምንጭ መንገድ” ይባላል። በሁለተኛው “የመርዛማነት መንገድ”፣ የሜቲል ቡድን በNDO ሃይድሮክሲላይት ሊደረግበት ይችላል፣ ይህም ወደ 1-ናፍታቶይክ አሲድ የበለጠ ኦክሳይድ የተደረገበት እና ወደ ባህል መካከለኛ እንደ ዴድ-መጨረሻ ምርት ይወጣል። ጥናቶች እንደሚያሳዩት CSV86 ዝርያ በ1- እና 2-ናፍታቶይክ አሲድ ላይ እንደ ብቸኛ ካርቦን እና የኃይል ምንጭ ማደግ አይችልም፣ ይህም የመርዛማነት መንገዱን ያረጋግጣል (ማሃጃን እና ሌሎች፣ 1994፤ ባሱ እና ሌሎች፣ 2003)። በ2-ሜቲልናፍታሊን ውስጥ፣ የሜቲል ቡድን በሃይድሮክሲላዝ ሃይድሮክሲሌሽን በማድረግ 2-ሃይድሮክሲሜቲልናፍታሊን ይፈጥራል። በተጨማሪም፣ የናፍታሊን ቀለበት ያልተተካው ቀለበት የቀለበት ሃይድሮክሲሌሽን በማድረግ ዳይሃይድሮዲዮል ይፈጥራል፣ ይህም በተከታታይ ኢንዛይም-ካታላይዝድ ግብረመልሶች ውስጥ ወደ 4-ሃይድሮክሲሜቲልካቴክል ኦክሳይድ ይደረግለታል እና በሜታ-ሪንግ ክሊቫጅ መንገድ በኩል ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ ይገባል። በተመሳሳይ፣ ኤስ. ፓውሲሞቢሊስ 2322 ኤንዲኦን ሃይድሮክሲሌት 2-ሜቲልናፍታሊንን እንደሚጠቀም ተዘግቧል፣ ይህም ሜቲል ሳሊሲሌት እና ሜቲልካቴክልን ለመፍጠር የበለጠ ኦክሳይድ ይደረግበታል (ዱታ እና ሌሎች፣ 1998)።
ናፍቶይክ አሲዶች (ተተኪ/ያልተተኩ) ሜቲልናፍታሊን፣ ፌናንትሪን እና አንትራሴን በሚፈርስበት ጊዜ የሚፈጠሩ እና ወደተፈጨው የባህል መካከለኛ የሚለቀቁ የመርዛማነት/ባዮትራንስፎርሜሽን ተረፈ ምርቶች ናቸው። አፈሩ ስቴኖትሮፎሞናስ ማልቶፊሊያ ሲኤስቪ89 1-ናፍታሆይክ አሲድን እንደ ካርቦን ምንጭ መቀየር እንደሚችል ተዘግቧል (Phale et al., 1995)። ሜታቦሊዝም የሚጀምረው የአሮማቲክ ቀለበት ዲሃይድሮክሲሌሽን በማድረግ 1,2-ዲሃይድሮክሲ-8-ካርቦክሲናፍታሊን ይፈጥራል። የተገኘው ዳይኦል በ2-ሃይድሮክሲ-3-ካርቦክሲቤንዚሊዲኔፒሩቫት፣ 3-ፎርሚልሳሊሲሊክ አሲድ፣ 2-ሃይድሮክሲሶፍታሊክ አሲድ እና ሳሊሲሊክ አሲድ አማካኝነት ወደ ካቴኮል ኦክሳይድ ይደረግበታል እና በሜታ-ሪንግ ክሊቫጅ መንገድ በኩል ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ ይገባል (ምስል 3)።
ካርባሪል የናፍቲል ካርባሜት ፀረ-ተባይ ነው። በ1970ዎቹ በህንድ ከተካሄደው አረንጓዴ አብዮት ወዲህ የኬሚካል ማዳበሪያዎች እና ፀረ-ተባይ መድኃኒቶች አጠቃቀም ከግብርና ነክ ያልሆኑ ምንጮች የሚወጣውን የፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦን (PAH) ልቀት እንዲጨምር አድርጓል (ፒንጋሊ፣ 2012፤ ዱታጉፕታ እና ሌሎችም፣ 2020)። በህንድ ውስጥ ከጠቅላላው የሰብል መሬት 55% (85,722,000 ሄክታር) በኬሚካል ፀረ-ተባይ መድኃኒት ይታከማል። ባለፉት አምስት ዓመታት (2015-2020)፣ የህንድ የግብርና ዘርፍ በየዓመቱ በአማካይ ከ55,000 እስከ 60,000 ቶን ፀረ-ተባይ መድኃኒቶችን ተጠቅሟል (የህብረት ሥራ ማህበራት እና የገበሬዎች ደህንነት መምሪያ፣ የግብርና ሚኒስቴር፣ የህንድ መንግሥት፣ ኦገስት 2020)። በሰሜናዊ እና ማዕከላዊ የጋንጌቲክ ሜዳዎች (ከፍተኛ የሕዝብ ብዛት እና የሕዝብ ብዛት ባላቸው ክልሎች)፣ በእህል ላይ የተባይ ማጥፊያዎች አጠቃቀም በስፋት የተስፋፋ ሲሆን ፀረ-ተባይ መድኃኒቶች በብዛት ይገኛሉ። ካርባርይል (1-ናፍቲል-ኤን-ሜቲልካርባሜት) በህንድ እርሻ ውስጥ በአማካይ ከ100-110 ቶን የሚደርስ ሰፊ ስፔክትረም፣ መካከለኛ እስከ ከፍተኛ መርዛማ የሆነ የካርባሜት ፀረ-ተባይ ነው። በተለምዶ በሴቪን የንግድ ስም የሚሸጥ ሲሆን የተለያዩ ሰብሎችን (በቆሎ፣ አኩሪ አተር፣ ጥጥ፣ ፍራፍሬዎችና አትክልቶች) የሚነኩ ነፍሳትን (አፊዶች፣ የእሳት ጉንዳኖች፣ ቁንጫዎች፣ አይጦች፣ ሸረሪቶች እና ሌሎች ብዙ የውጪ ተባዮችን) ለመቆጣጠር ያገለግላል። እንደ ፕሴዩሞናስ (NCIB 12042፣ 12043፣ C4፣ C5፣ C6፣ C7፣ ፕሴዩሞናስ ፑቲዳ XWY-1)፣ ሩዶኮከስ (NCIB 12038)፣ ስፊንጎባክቴሪየም ስፕ. (CF06)፣ ቡርክሆልደርያ (C3)፣ ማይክሮኮከስ እና አርትሮባክተር ያሉ አንዳንድ ረቂቅ ተሕዋስያን ሌሎች ተባዮችን ለመቆጣጠር ሊያገለግሉ ይችላሉ። RC100 ካርባሪልን ሊያበላሽ እንደሚችል ተዘግቧል (ላርኪን እና ዴይ፣ 1986፤ ቻፓላማዱጉ እና ቻውድሪ፣ 1991፤ ሃያትሱ እና ሌሎች፣ 1999፤ ስዌታ እና ፋሌ፣ 2005፤ ትራይቬዲ እና ሌሎች፣ 2017)። የካርባሪል የመበላሸት መንገድ በፕሴውዶሞናስ ስፒ. ዝርያዎች C4፣ C5 እና C6 የአፈር ተገልላዎች ውስጥ በባዮኬሚካላዊ፣ ኢንዛይማቲክ እና በጄኔቲክ ደረጃዎች በስፋት ጥናት ተደርጎበታል (ስዌታ እና ፋሌ፣ 2005፤ ትራይቬዲ እና ሌሎች፣ 2016) (ምስል 3)። የሜታቦሊክ መንገዱ የሚጀምረው በካርባሪል ሃይድሮላዝ (CH) አማካኝነት የኢስተር ትስስር ሃይድሮሊሲስ በማድረግ ሲሆን 1-ናፍቶል፣ ሜቲላሚን እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ ይፈጥራል። 1-ናፍቶል ከዚያም በ1-ናፍቶል ሃይድሮክሲላዝ (1-NH) ወደ 1,2-ዲሃይድሮክሲናፍታሊን ይቀየራል፣ ይህም በሳሊሲሌት እና በጄንቲሴት በኩል በማዕከላዊው የካርቦን መንገድ በኩል የበለጠ ይለዋወጣል። አንዳንድ ካርባሪል የሚያበላሹ ባክቴሪያዎች በካቴኮል ኦርቶ ቀለበት በመቁረጥ ወደ ሳሊሲሊክ አሲድ እንደሚለውጡ ሪፖርት ተደርጓል (ላርኪን እና ዴይ፣ 1986፤ ቻፓላማዱጉ እና ቻውድሪ፣ 1991)። በተለይም፣ ናፍታሊን የሚያበላሹ ባክቴሪያዎች በዋናነት ሳሊሲሊክ አሲድን በካቴኮል በኩል ይለውጣሉ፣ ካርባሪል የሚያበላሹ ባክቴሪያዎች ደግሞ ሳሊሲሊክ አሲድን በጄንቲስቴት መንገድ በኩል መለዋወጥ ይመርጣሉ።
የናፍታሌኔሱልፎኒክ አሲድ/ዲሱልፎኒክ አሲድ እና የናፍታሌላሚንሱልፎኒክ አሲድ ተዋጽኦዎች የአዞ ማቅለሚያዎችን፣ የእርጥበት ወኪሎችን፣ ማሰራጫዎችን ወዘተ ለማምረት እንደ መካከለኛ ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ። ምንም እንኳን እነዚህ ውህዶች ለሰዎች ዝቅተኛ መርዛማነት ቢኖራቸውም፣ የሳይቶቶክሲካልነት ግምገማዎች ለዓሣ፣ ለዳፍኒያ እና ለአልጌ ገዳይ መሆናቸውን አሳይተዋል (ግሬም እና ሌሎች፣ 1994)። የፕሴዩዶሞናስ ዝርያ ተወካዮች (ዝርያዎች A3፣ C22) የሰልፎኒክ አሲድ ቡድን የያዘውን የአሮማቲክ ቀለበት ድርብ ሃይድሮክሲሌሽን በማድረግ ሜታቦሊዝምን እንደሚጀምሩ ተዘግቧል፣ ይህም ዳይሃይድሮዲዮል እንዲፈጠር ያደርጋል፣ ይህም በሰልፋይት ቡድን ድንገተኛ መቆራረጥ ወደ 1,2-ዲሃይድሮክሲናፍታሊን ይቀየራል (ብሪሎን እና ሌሎች፣ 1981)። የተገኘው 1,2-ዲሃይድሮክሲናፍታሊን በክላሲካል ናፍታሌይን መንገድ ማለትም በካቴኮል ወይም በጄንቲሴት መንገድ (ምስል 4) በኩል ይዋሃዳል። አሚኖናፍታሌኔሱልፎኒክ አሲድ እና ሃይድሮክሲናፍታሌኔሱልፎኒክ አሲድ በተደባለቀ የባክቴሪያ ኮንሶርሺያ ከተጨማሪ ካታቦሊክ መንገዶች ጋር ሙሉ በሙሉ ሊበላሹ እንደሚችሉ ታይቷል (ኖርቴማን እና ሌሎች፣ 1986)። የውህደት አባል አሚኖናፍታሌኔሱልፎኒክ አሲድ ወይም ሃይድሮክሲናፍታሌኔሱልፎኒክ አሲድን በ1,2-ዳይኦክሳይድ እንደሚያስወግድ ታይቷል፣ አሚኖሳሊሲሌት ወይም ሃይድሮክሲሳሊሲሌት ደግሞ እንደ ዴድ-ፍንዳታ ሜታቦላይት ወደ ባህል መካከለኛ ይለቀቃል እና በመቀጠልም በሌሎች የውህደት አባላት ይወሰዳል። ናፍታሌኔዲሱልፎኒክ አሲድ በአንጻራዊ ሁኔታ ፖላር ነው ነገር ግን በደንብ የማይበሰብስ ስለሆነ በተለያዩ መንገዶች ሊዋሃድ ይችላል። የመጀመሪያው ዴሱልፊራይዜሽን የሚከሰተው የአሮማቲክ ቀለበት እና የሰልፎኒክ አሲድ ቡድን ሬጂዮሴሌክቲቭ ዲሃይድሮክሲላይዜሽን ወቅት ነው፤ ሁለተኛው ሰልፈራይዜሽን የሚከሰተው ሳሊሲሊክ አሲድ 5-ሃይድሮክሲላሴ በመጠቀም 5-ሰልፎሳሊሲሊክ አሲድ በሃይድሮክሲላይዜሽን ወቅት ሲሆን ይህም ወደ ማዕከላዊው የካርቦን መንገድ ይገባል (ብሪሎን እና ሌሎች፣ 1981) (ምስል 4)። ለናፍታሊን መበላሸት ተጠያቂ የሆኑት ኢንዛይሞችም ለናፍታሊን ሰልፎኔት ሜታቦሊዝም ተጠያቂ ናቸው (ብሪሎን እና ሌሎች፣ 1981፤ ኬክ እና ሌሎች፣ 2006)።
ምስል 4. የናፍታሊን ሰልፎኔት መበላሸት የሜታቦሊክ መንገዶች። በክበቦቹ ውስጥ ያሉት ቁጥሮች ለናፍታይል ሰልፎኔት ሜታቦሊዝም ተጠያቂ የሆኑትን ኢንዛይሞች ይወክላሉ፣ ይህም በምስል 3 ላይ ከተገለጹት ኢንዛይሞች ጋር ተመሳሳይ/ተመሳሳይ ነው።
ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት PAHs (LMW-PAHs) የሚቀነሱ፣ ሃይድሮፎቢክ እና በደንብ የማይሟሙ ናቸው፣ ስለዚህም ለተፈጥሮ ብልሽት/መበላሸት የተጋለጡ አይደሉም። ሆኖም፣ ኤሮቢክ ረቂቅ ተሕዋስያን ሞለኪውላዊ ኦክስጅን (O2) በመምጠጥ ኦክሳይድ ሊያደርጉት ይችላሉ። እነዚህ ኢንዛይሞች በዋናነት ከኦክሲዶርዳክታሴስ ክፍል ውስጥ የሚገኙ ሲሆን እንደ አሮማቲክ ቀለበት ሃይድሮክሲሌሽን (ሞኖ- ወይም ዳይሃይድሮክሲሌሽን)፣ ዲሃይድሮጂንዜሽን እና አሮማቲክ ቀለበት ክሊቫጅ ያሉ የተለያዩ ምላሾችን ሊያከናውኑ ይችላሉ። ከእነዚህ ምላሾች የተገኙ ምርቶች በከፍተኛ የኦክሳይድ ሁኔታ ውስጥ ያሉ እና በማዕከላዊው የካርቦን መንገድ በኩል በቀላሉ ሊዋሃዱ ይችላሉ (Phale et al., 2020)። በመበላሸት መንገድ ውስጥ ያሉት ኢንዛይሞች በቀላሉ ሊነቃቁ እንደሚችሉ ተዘግቧል። ሴሎች እንደ ግሉኮስ ወይም ኦርጋኒክ አሲዶች ባሉ ቀላል የካርቦን ምንጮች ላይ ሲያድጉ የእነዚህ ኢንዛይሞች እንቅስቃሴ በጣም ዝቅተኛ ወይም ቸልተኛ ነው። ሠንጠረዥ 3 በናፍታሊን እና በተወጪዎቹ ሜታቦሊዝም ውስጥ የተሳተፉትን የተለያዩ ኢንዛይሞችን (ኦክሲጂኔዝስ፣ ሃይድሮላዝስ፣ ዴሃይድሮጂንሴስ፣ ኦክሲዳሴስ፣ ወዘተ) ያጠቃልላል።
ሠንጠረዥ 3. የናፍታሊን እና የውጤቶቹ መበላሸት ተጠያቂ የሆኑ የኢንዛይሞች ባዮኬሚካላዊ ባህሪያት።
የራዲዮሶቶፕ ጥናቶች (18O2) እንደሚያሳዩት ሞለኪውላዊ O2ን በኦክሲጅኔዝስ ውስጥ በአሮማቲክ ቀለበቶች ውስጥ ማካተት የውህድ ተጨማሪ ባዮዲግሬድዜሽን ለማግበር በጣም አስፈላጊው እርምጃ ነው (Hayaishi et al., 1955፤ Mason et al., 1955)። ከሞለኪውላር ኦክስጅን (O2) ውስጥ አንድ የኦክስጅን አቶም (O2) ወደ ንጣፉ ውስጥ መካተት የሚጀምረው በኢንዶጀንሻል ወይም በውጫዊ ሞኖኦክሲጀኔዝስ (ሃይድሮክሲላሴስ ተብሎም ይጠራል) ነው። ሌላ የኦክስጅን አቶም ወደ ውሃ ይቀነሳል። ውጫዊ ሞኖኦክሲጀኔዝስ ፍላቪንን በNADH ወይም NADPH ይቀንሳሉ፣ በኢንዶሞኖኦክሲጀኔዝስ ውስጥ ፍላቪን ደግሞ በንጣፉ ይቀንሳል። የሃይድሮክሲሌሽን አቀማመጥ በምርት ምስረታ ውስጥ ልዩነትን ያስከትላል። ለምሳሌ፣ ሳሊሲሌት 1-ሃይድሮክሲላዝ ሃይድሮክሲላዝ በC1 ቦታ ላይ ሳሊሲሊክ አሲድን በማምረት ካቴኮልን ይፈጥራል። በሌላ በኩል፣ ባለብዙ ክፍል ሳሊሲሌት 5-ሃይድሮክሲላዝ (ሬዱክታዝ፣ ፌሬዶክሲን እና ኦክሲጅኔዝ ንዑስ ክፍሎችን የያዘ) ሃይድሮክሲላዝ ሳሊሲሊክ አሲድን በC5 ቦታ ላይ በማምጣት ጀንቲሲክ አሲድ ይፈጥራል (ያማሞቶ እና ሌሎች፣ 1965)።
ዳይኦክሲጂኔዝስ ሁለት ኦ2 አቶሞችን ወደ ንጣፉ ውስጥ ያዋህዳል። በተፈጠሩት ምርቶች ላይ በመመስረት፣ በቀለበት ሃይድሮክሲላቲንግ ዳይኦክሲጂኔዝስ እና በቀለበት ክሊቭንግ ዳይኦክሲጂኔዝስ ይከፈላሉ። ሪንግ ሃይድሮክሲላቲንግ ዳይኦክሲጂኔዝስ አሮማቲክ ንጣፎችን ወደ ሲስ-ዲሃይድሮዲዮል (ለምሳሌ፣ ናፍታሊን) ይለውጣሉ እና በባክቴሪያዎች መካከል በስፋት ይገኛሉ። እስካሁን ድረስ፣ ሪንግ ሃይድሮክሲላቲንግ ዳይኦክሲጂኔዝስ የያዙ ህዋሳት በተለያዩ አሮማቲክ ካርቦን ምንጮች ላይ ማደግ እንደሚችሉ ታይቷል፣ እና እነዚህ ኢንዛይሞች እንደ ኤንዲኦ (ናፍታሊን)፣ ቶሉኔ ዳይኦክሲጄኔዝ (ቲዲኦ፣ ቶሉኔ) እና ቢፊኒል ዳይኦክሲጄኔዝ (ቢፒዲኦ፣ ቢፊኒል) ይመደባሉ። ሁለቱም NDO እና BPDO የተለያዩ ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖችን (ቶሉዊን፣ ናይትሮቶሉይን፣ ክሲሊን፣ ኤቲልቤንዜን፣ ናፍታሊን፣ ቢፌኒል፣ ፍሎረን፣ ኢንዶል፣ ሜቲልናፍታሊን፣ ናፍታሌኔሰልፎኔት፣ ፌናንትሬን፣ አንትራሴን፣ አሴቶፌኖን፣ ወዘተ) ድርብ ኦክሲዴሽን እና የጎን ሰንሰለት ሃይድሮክሲሌሽን ማነቃቃት ይችላሉ (ቦይድ እና ሼልድራክ፣ 1998፤ ፌሌ እና ሌሎች፣ 2020)። NDO ኦክሲዶርዳክቴዝ፣ ፌሬዶክሲን እና አክቲቭ ሳይት-ያካተተ ኦክሲጅኔዝ አካልን የያዘ ባለብዙ አካል ስርዓት ነው (ጊብሰን እና ሱብራማኒያን፣ 1984፤ ሬስኒክ እና ሌሎች፣ 1996)። የNDO ካታሊቲክ አሃድ ትልቅ α ንዑስ ክፍል እና በα3β3 ውቅር ውስጥ የተደረደረ ትንሽ β ንዑስ ክፍልን ያካትታል። ኤንዲኦ ከአንድ ትልቅ የኦክስጅንሴስ ቤተሰብ ውስጥ የሚገኝ ሲሆን α-ሱቡንት የራይስኬ ቦታ [2Fe-2S] እና ሞኖኑክሌር ያልሆነ ሄም ብረት ይይዛል፣ ይህም የኤንዲኦ የንጥረ ነገር ልዩነትን ይወስናል (ፓራሌስ እና ሌሎች፣ 1998)። በተለምዶ፣ በአንድ ካታሊቲክ ዑደት ውስጥ፣ ከፒሪዲን ኑክሊዮታይድ ቅነሳ የተገኙ ሁለት ኤሌክትሮኖች በሪዱክታዝ፣ በፌሬዶክሲን እና በራይስኬ ጣቢያ በኩል ወደ ንቁ ቦታው ወደ Fe(II) አዮን ይተላለፋሉ። የሚቀንሱት ተመጣጣኝ አካላት ሞለኪውላዊ ኦክስጅንን ያነቃቃሉ፣ ይህም ለንጥረ ነገር ዲሃይድሮክሲሌሽን ቅድመ ሁኔታ ነው (ፌራሮ እና ሌሎች፣ 2005)። እስከዛሬ ድረስ፣ ከተለያዩ ዝርያዎች የተነጹ እና በዝርዝር የተገለጹ ጥቂት ኤንዲኦዎች ብቻ ናቸው እና በናፍታሌን መበላሸት ውስጥ የተሳተፉትን መንገዶች የጄኔቲክ ቁጥጥር በዝርዝር ተጠንቷል (ሬስኒክ እና ሌሎች፣ 1996፤ ፓራሌስ እና ሌሎች፣ 1998፤ ካርልሰን እና ሌሎች፣ 2003)። ቀለበት-ክሊቪንግ ዳይኦክሲጄኔዝ (ኢንዶ- ወይም ኦርቶ-ሪንግ-ክሊቪንግ ኢንዛይሞች እና ኤክሶዲዮል- ወይም ሜታ-ሪንግ-ክሊቪንግ ኢንዛይሞች) በሃይድሮክሲላይትድ አሮማቲክ ውህዶች ላይ ይሰራሉ። ለምሳሌ፣ ኦርቶ-ሪንግ-ክሊቪንግ ዳይኦክሲጄኔዝ ካቴኮል-1,2-ዳይኦክሲጄኔዝ ሲሆን ሜታ-ሪንግ-ክሊቪንግ ዳይኦክሲጄኔዝ ደግሞ ካቴኮል-2,3-ዳይኦክሲጄኔዝ ነው (ኮጂማ እና ሌሎች፣ 1961፤ ኖዛኪ እና ሌሎች፣ 1968)። ከተለያዩ ኦክሲጅኔዝዎች በተጨማሪ፣ አሮማቲክ ዳይኦዲየሎችን፣ አልኮሆል እና አልዲኢይድዎችን ዲሃይድሮጅኔዝ ለማድረግ እና NAD+/NADP+ን እንደ ኤሌክትሮን ተቀባይዎች ለመጠቀም የሚያስችሉ የተለያዩ ዲሃይድሮጅኔዝዎችም አሉ፣ እነዚህም በሜታቦሊዝም ውስጥ ከሚሳተፉት አስፈላጊ ኢንዛይሞች መካከል ጥቂቶቹ ናቸው (ጊብሰን እና ሱብራማኒያን፣ 1984፤ ሻው እና ሃሪያማ፣ 1990፤ ፋህሌ እና ሌሎች፣ 2020)።
እንደ ሃይድሮላዝ (ኢስቴሬዝ፣ አሚዳሴ) ያሉ ኢንዛይሞች የኮቫለንት ቦንዶችን ለመበጣጠስ እና ሰፊ የንጥረ ነገር ልዩነትን ለማሳየት ውሃ የሚጠቀሙ ሁለተኛው አስፈላጊ የኢንዛይሞች ክፍል ናቸው። ካርባሪል ሃይድሮላዝ እና ሌሎች ሃይድሮላዝ በግራም-ኔጌቲቭ ባክቴሪያ አባላት ውስጥ የፔሪፕላዝማ (ትራንስሜምብራን) ክፍሎች እንደሆኑ ይቆጠራሉ (ካሚኒ እና ሌሎች፣ 2018)። ካርባሪል አሚድ እና ኤስተር ትስስር አለው፤ ስለዚህ፣ በኤስተርዝ ወይም በአሚዳዝ ሃይድሮላይዝ በማድረግ 1-ናፍቶል ሊፈጠር ይችላል። በራይዞቢየም ራይዞቢየም ዝርያ AC10023 ውስጥ ያለው ካርባሪል እና የአርትሮባክተር ዝርያ RC100 በቅደም ተከተል እንደ ኢስተርዝ እና አሚዳሴ እንደሚሠራ ተዘግቧል። በአርትሮባክተር ዝርያ RC100 ውስጥ ያለው ካርባሪል እንደ አሚዳሴም ሆኖ ያገለግላል። RC100 እንደ ካርባሪል፣ ሜቶሚል፣ ሜፌናሚክ አሲድ እና XMC ያሉ አራት የN-ሜቲልካርባሜት ክፍል ፀረ-ተባዮችን ሃይድሮላይዝ እንደሚያደርግ ታይቷል (ሀያቱ እና ሌሎች፣ 2001)። በፕሴውዶሞናስ ስፒ. ሲ5ፒፒ ውስጥ ያለው CH በካርባሪል (100% እንቅስቃሴ) እና በ1-ናፍቲል አሲቴት (36% እንቅስቃሴ) ላይ ሊሠራ እንደሚችል ሪፖርት ተደርጓል፣ ነገር ግን በ1-ናፍቲላሴታሚድ ላይ ላይሆን ይችላል፣ ይህም ኤስተርሴስ መሆኑን ያሳያል (ትሪቬዲ እና ሌሎች፣ 2016)።
የባዮኬሚካል ጥናቶች፣ የኢንዛይም መቆጣጠሪያ ቅጦች እና የጄኔቲክ ትንተና እንደሚያሳዩት የናፍታሊን መበላሸት ጂኖች ሁለት የሚዳሰሱ የቁጥጥር ክፍሎችን ወይም “ኦፔሮን” ያካትታሉ፡ ናህ (“የላይኛው መንገድ”፣ ናፍታሊንን ወደ ሳሊሲሊክ አሲድ የሚቀይር) እና ሳል (“የታችኛው መንገድ”፣ ሳሊሲሊክ አሲድን ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ በካቴክል የሚቀይር)። ሳሊሲሊክ አሲድ እና አናሎግዎቹ እንደ ኢንዳክተሮች ሆነው ሊያገለግሉ ይችላሉ (ሻምሱዛማን እና ባርንስሌይ፣ 1974)። በግሉኮስ ወይም ኦርጋኒክ አሲዶች ፊት፣ ኦፔሮን ይጨመቃል። ምስል 5 የናፍታሊን መበላሸት ሙሉ የጄኔቲክ አደረጃጀትን ያሳያል (በኦፔሮን መልክ)። በርካታ የተሰየሙ የናህ ጂን (ndo/pah/dox) ልዩነቶች/ቅርጾች በሁሉም የፕሴውዶሞናስ ዝርያዎች መካከል ከፍተኛ ቅደም ተከተል ተመሳሳይነት (90%) እንዳላቸው ተገልጸዋል (አባሲያን እና ሌሎች፣ 2016)። የናፍታሊን የላይኛው መንገድ ጂኖች በአጠቃላይ በስእል 5A ላይ እንደሚታየው በስምምነት ቅደም ተከተል ተደርድረዋል። ሌላ ጂን፣ nahQ፣ በ naphthalene ሜታቦሊዝም ውስጥ እንደሚሳተፍ ተዘግቧል እና ብዙውን ጊዜ በ nahC እና nahE መካከል የሚገኝ ነበር፣ ነገር ግን ትክክለኛው ተግባሩ ግልጽ መሆን አለበት። በተመሳሳይ፣ ለ naphthalene-sensitive chemotaxis ተጠያቂ የሆነው nahY ጂን በአንዳንድ አባላት ውስጥ በ nah operon ሩቅ ጫፍ ላይ ተገኝቷል። ራልስቶኒያ sp. ውስጥ፣ ግሉታቲዮን S-transferase (gsh) የሚቀየረው U2 ጂን በ nahAa እና nahAb መካከል የሚገኝ ሆኖ ተገኝቷል ነገር ግን የ naphthalene አጠቃቀም ባህሪያትን አልነካም (Zylstra et al., 1997)።
ምስል 5. በባክቴሪያ ዝርያዎች መካከል የናፍታሊን መበላሸት በሚከሰትበት ጊዜ የታየው የጄኔቲክ አደረጃጀት እና ልዩነት፤ (ሀ) የላይኛው የናፍታሊን መንገድ፣ የናፍታሊን ወደ ሳሊሲሊክ አሲድ ሜታቦሊዝም፤ (ለ) የታችኛው የናፍታሊን መንገድ፣ በካቴኮል በኩል ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ፤ (ሐ) ሳሊሲሊክ አሲድ በጄንቲሴት በኩል ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ።
“የታችኛው መንገድ” (ሳል ኦፔሮን) በተለምዶ nahGTHINLMOKJ ን ያቀፈ ሲሆን ሳሊሲሌትን በካቴኮል ሜታሪንግ ክሊቫጅ መንገድ በኩል ወደ ፒሩቫት እና አሴታልዴይድ ይለውጠዋል። የ nahG ጂን (ኢንኮዲንግ ሳሊሲሌት ሃይድሮክሲላዝ) በኦፔሮን አቅራቢያ ጫፍ ላይ ተጠብቆ ተገኝቷል (ምስል 5ለ)። ከሌሎች ናፍጣሌን-የሚቀንሱ ዝርያዎች ጋር ሲነጻጸር፣ በP. ፑቲዳ CSV86 ውስጥ ናህ እና ሳል ኦፔሮን ታንደም እና በጣም የተቆራኙ ናቸው (ወደ 7.5 ኪ.ባ. አካባቢ)። እንደ ራልስቶኒያ sp. U2፣ ፖላሮሞናስ ናፍጣሌኒቮራንስ CJ2 እና P. ፑቲዳ AK5 ባሉ አንዳንድ ግራም-ኔጌቲቭ ባክቴሪያዎች ውስጥ ናፍጣሌን በጄንቲሴት መንገድ (በsgp/nag ኦፔሮን መልክ) እንደ ማዕከላዊ የካርቦን ሜታቦላይት ይለዋወጣል። የጂን ካሴት በተለምዶ በ nagAaGHabAcAdBFCQEDJI መልክ ይወከላል፣ nagR (የLysR አይነት ተቆጣጣሪን ኢንኮዲንግ የሚያደርግ) በላይኛው ጫፍ ላይ ይገኛል (ምስል 5C)።
ካርባሪል በ1-ናፍቶል፣ 1,2-ዳይሃይድሮክሲናፍታሊን፣ ሳሊሲሊክ አሲድ እና ጄንቲሲክ አሲድ ሜታቦሊዝም አማካኝነት ወደ ማዕከላዊ የካርቦን ዑደት ይገባል (ምስል 3)። በጄኔቲክ እና በሜታቦሊዝም ጥናቶች ላይ በመመስረት፣ ይህንን መንገድ “ከላይ” (ካርባሪል ወደ ሳሊሲሊክ አሲድ መቀየር)፣ “መካከለኛ” (የሳሊሲሊክ አሲድ ወደ ጄንቲሲክ አሲድ መቀየር) እና “ታች” (የጄንቲሲክ አሲድ ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ መካከለኛዎች መለወጥ) እንዲከፈል ሐሳብ ቀርቧል (ሲንግ እና ሌሎች፣ 2013)። የC5pp (ሱፐርኮንቲግ ኤ፣ 76.3 ኪ.ቢ) የጂኖሚክ ትንተና እንደሚያሳየው የmcbACBDEF ጂን ካርባሪልን ወደ ሳሊሲሊክ አሲድ በመቀየር ውስጥ ይሳተፋል፣ በመቀጠልም የሳሊሲሊክ አሲድ ወደ ጄንቲሲክ አሲድ በመቀየር mcbIJKL እና የጄንቲሲክ አሲድ ወደ ማዕከላዊ የካርቦን መካከለኛ አካላት በመቀየር mcbOQP ይከተላል (ፉማራት እና ፒሩቫት፣ ትሪቬዲ እና ሌሎች፣ 2016) (ምስል 6)።
በአሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (ናፍታሊን እና ሳሊሲሊክ አሲድን ጨምሮ) መበላሸት ውስጥ የተሳተፉ ኢንዛይሞች በተዛማጅ ውህዶች ሊፈጠሩ እና እንደ ግሉኮስ ወይም ኦርጋኒክ አሲዶች ባሉ ቀላል የካርቦን ምንጮች ሊገቱ እንደሚችሉ ተዘግቧል (ሺንግለር፣ 2003፤ ፋሌ እና ሌሎች፣ 2019፣ 2020)። ከተለያዩ የናፍታሊን እና ተዋጽኦዎቹ የሜታቦሊክ መንገዶች መካከል የናፍታሊን እና የካርባሪል የቁጥጥር ባህሪያት በተወሰነ ደረጃ ጥናት ተደርጎባቸዋል። ለናፍታሊን፣ በሁለቱም የላይኛው እና የታችኛው መንገዶች ውስጥ ያሉ ጂኖች የሚቆጣጠሩት በLysR-አይነት ትራንስ-አክቲንግ ፖዘቲቭ ተቆጣጣሪ በNahR ነው። የናህ ጂን በሳሊሲሊክ አሲድ እና በቀጣይ ከፍተኛ ደረጃ አገላለጹ እንዲነሳሳ ያስፈልጋል (የየን እና ጉንሳለስ፣ 1982)። በተጨማሪም፣ ጥናቶች እንደሚያሳዩት የተቀናጀ አስተናጋጅ ፋክተር (IHF) እና XylR (ሲግማ 54-ጥገኛ ትራንስክሪፕሽን ተቆጣጣሪ) በናፍታሊን ሜታቦሊዝም ውስጥ ለጂኖች የትራንስክሪፕሽን ማግበር ወሳኝ ናቸው (ራሞስ እና ሌሎች፣ 1997)። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የካቴኮል ሜታ-ሪንግ መክፈቻ መንገድ ማለትም ካቴኮል 2,3-ዳይኦክሳይድሴስ ኢንዛይሞች የሚመነጩት ናፍታሊን እና/ወይም ሳሊሲሊክ አሲድ ባለበት ጊዜ ነው (ባሱ እና ሌሎች፣ 2006)። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የካቴኮል ኦርቶ-ሪንግ መክፈቻ መንገድ ማለትም ካቴኮል 1,2-ዳይኦክሳይድሴስ ኢንዛይሞች ቤንዞይክ አሲድ እና ሲሲስ-ሙኮኔት ባሉበት ጊዜ ይፈጠራሉ (ፓርሴክ እና ሌሎች፣ 1994፤ ቶቨር እና ሌሎች፣ 2001)።
በC5pp ዝርያ ውስጥ፣ አምስት ጂኖች፣ mcbG፣ mcbH፣ mcbN፣ mcbR እና mcbS፣ የካርበሪል መበላሸትን ለመቆጣጠር ኃላፊነት ያለባቸው የትራንስክሪፕሽን ተቆጣጣሪዎች የLysR/TetR ቤተሰብ የሆኑ ተቆጣጣሪዎችን ይመዘግባሉ። ሆሞሎጎስ ጂን mcbG በቡርክሆልደርያ RP00725 ውስጥ በፌናንትሪን ሜታቦሊዝም ውስጥ ከተሳተፈው የLysR-አይነት ተቆጣጣሪ PhnS (58% አሚኖ አሲድ ማንነት) ጋር በጣም የተቆራኘ ሆኖ ተገኝቷል (Trivedi et al.፣ 2016)። የmcbH ጂን በመካከለኛው መንገድ (የሳሊሲሊክ አሲድ ወደ ጄንቲሲክ አሲድ መለወጥ) ውስጥ የተሳተፈ ሆኖ ተገኝቷል እና በPseudomonas እና Burkholderia ውስጥ የLysR-አይነት ትራንስክሪፕሽን ተቆጣጣሪ NagR/DntR/NahR ነው። የዚህ ቤተሰብ አባላት ሳሊሲሊክ አሲድን ለዲግሬሽን ጂኖች መነሳሳት እንደ ልዩ ተፅዕኖ ፈጣሪ ሞለኪውል አድርገው እንደሚያውቁ ተዘግቧል። በሌላ በኩል፣ ሦስት ጂኖች፣ mcbN፣ mcbR እና mcbS፣ የLysR እና TetR አይነት የትራንስክሪፕሽን ተቆጣጣሪዎች ንብረት የሆኑት፣ በታችኛው መንገድ (የጄንቲሴት-ማዕከላዊ የካርቦን መንገድ ሜታቦላይቶች) ውስጥ ተለይተዋል።
በፕሮካርዮትስ ውስጥ፣ አግድም የጂን ዝውውር ሂደቶች (መግዛት፣ መለዋወጥ ወይም ማስተላለፍ) በፕላዝሚዶች፣ ትራንስፖሶኖች፣ ፕሮፋጆች፣ ጂኖሚክ ደሴቶች እና የተቀናጀ ተጓዳኝ አካላት (ICE) በኩል በባክቴሪያ ጂኖሞች ውስጥ የፕላስቲክነት ዋና ዋና ምክንያቶች ሲሆኑ፣ ይህም የተወሰኑ ተግባራት/ባህሪያትን ወደ ማግኘት ወይም ማጣት ያመራል። ባክቴሪያዎች ከተለያዩ የአካባቢ ሁኔታዎች ጋር በፍጥነት እንዲላመዱ ያስችላቸዋል፣ ይህም እንደ አሮማቲክ ውህዶች መበላሸት ያሉ ለአስተናጋጁ ሊሆኑ የሚችሉ ተለዋዋጭ የሜታቦሊክ ጥቅሞችን ይሰጣል። የሜታቦሊክ ለውጦች ብዙውን ጊዜ የሚከሰቱት የመበስበስ ኦፔሮን፣ የቁጥጥር ዘዴዎቻቸው እና የኢንዛይም ልዩነቶችን በጥሩ ሁኔታ በማስተካከል ሲሆን ይህም ሰፋ ያለ የአሮማቲክ ውህዶችን መበላሸት ያመቻቻል (ኖጂሪ እና ሌሎች፣ 2004፤ ፌሌ እና ሌሎች፣ 2019፣ 2020)። ለናፍታሊን መበላሸት የጂን ካሴቶች እንደ ፕላዝሚዶች (ተያያዥ እና ያልተያያዥ)፣ ትራንስፖሶኖች፣ ጂኖሞች፣ ICEዎች እና የተለያዩ የባክቴሪያ ዝርያዎች ጥምረት ባሉ የተለያዩ ተንቀሳቃሽ አካላት ላይ እንደሚገኙ ተገኝቷል (ምስል 5)። በፕሴዩዶሞናስ G7 ውስጥ፣ የፕላዝሚድ NAH7 ናህ እና ሳል ኦፔሮኖች በተመሳሳይ አቅጣጫ የተገለበጡ ሲሆን ለመንቀሳቀስ ትራንስፖዛዝ Tn4653 የሚያስፈልገው ጉድለት ያለበት ትራንስፖሶን አካል ናቸው (ሶታ እና ሌሎች፣ 2006)። በፕሴዩዶሞናስ ዝርያ NCIB9816-4 ውስጥ፣ ጂን በተዛማጅ ፕላዝሚድ pDTG1 ላይ በተቃራኒ አቅጣጫዎች የተገለበጡ ሁለት ኦፔሮኖች (በግምት 15 ኪ.ባ. ልዩነት) ሆነው ተገኝተዋል (ዴኒስ እና ዚልስትራ፣ 2004)። በፕሴዩዶሞናስ ፑቲዳ ዝርያ AK5 ውስጥ፣ ያልተዛባ ፕላዝሚድ pAK5 በጄንቲሴት መንገድ በኩል ለናፍታሊን መበላሸት ተጠያቂ የሆነውን ኢንዛይም ይገልፃል (Izmalkova et al., 2013)። በፕሴዩዶሞናስ ዝርያ PMD-1፣ ናህ ኦፔሮን በክሮሞዞም ላይ የሚገኝ ሲሆን ሳል ኦፔሮን ደግሞ በተያያዥ ፕላዝሚድ pMWD-1 ላይ ይገኛል (ዙኒጋ እና ሌሎች፣ 1981)። ሆኖም፣ በፕሴዩዶሞናስ ስቱትዜሪ AN10 ውስጥ፣ ሁሉም የናፍታሊን መበላሸት ጂኖች (ናህ እና ሳል ኦፔሮን) በክሮሞዞም ላይ የሚገኙ ሲሆን በትራንስፖዚሽን፣ በድጋሜ ውህደት እና በድጋሚ በማደራጀት ክስተቶች አማካይነት ይመለመላሉ (ቦሽ እና ሌሎች፣ 2000)። በፕሴዩዶሞናስ sp. CSV86 ውስጥ፣ ናህ እና ሳል ኦፔሮን በጂኖም ውስጥ በICE መልክ ይገኛሉ (ICECSV86)። መዋቅሩ በ tRNAGly የተጠበቀ ሲሆን በመቀጠልም በ tRNAGly በሁለቱም ጫፎች ላይ የሚገኝ የዳግም ውህደት/አባሪ ቦታዎችን (attR እና attL) እና በ tRNAGly በሁለቱም ጫፎች ላይ የሚገኝ ፋጅ መሰል ውህደትን የሚያመለክቱ ቀጥተኛ ድግግሞሽዎች አሉት፣ በዚህም ከ ICEclc አባል ጋር በመዋቅር ተመሳሳይ ነው (ICEclcB13 በ Pseudomonas knackmusii ውስጥ ለክሎሮካቴክሆል መበላሸት)። በ ICE ላይ ያሉ ጂኖች እጅግ በጣም ዝቅተኛ የዝውውር ድግግሞሽ ባለው ውህደት ሊተላለፉ እንደሚችሉ ተዘግቧል (10-8)፣ በዚህም የመበላሸት ባህሪያትን ወደ ተቀባዩ ያስተላልፋሉ (ባሱ እና ፋሌ፣ 2008፤ ፋሌ እና ሌሎች፣ 2019)።
ለካርባርይል መበላሸት ተጠያቂ የሆኑት አብዛኛዎቹ ጂኖች በፕላዝሚዶች ላይ ይገኛሉ። የአርትሮባክተር ስፒ. RC100 ሶስት ፕላዝሚዶችን (pRC1፣ pRC2 እና pRC300) ይዟል፤ ከእነዚህም ውስጥ ሁለቱ ተያያዥ ፕላዝሚዶች፣ pRC1 እና pRC2፣ ካርባርይልን ወደ ጄንቲሴት የሚቀይሩትን ኢንዛይሞች ይገልጻሉ። በሌላ በኩል ደግሞ ጄንቲሴትን ወደ ማዕከላዊ የካርቦን ሜታቦላይቶች በመቀየር ላይ የተሳተፉት ኢንዛይሞች በክሮሞሶም ላይ ይገኛሉ (ሀያቱሱ እና ሌሎች፣ 1999)። የሪዞቢየም ዝርያ ባክቴሪያዎች። የካርባርይልን ወደ 1-ናፍቶል ለመለወጥ የሚያገለግል AC100 ውጥረት፣ CHን የሚቀየረውን የሴህኤ ጂን የያዘውን ፕላዝሚድ pAC200 ይይዛል፣ ይህም በመግቢያ ኤለመንት መሰል ቅደም ተከተሎች (istA እና istB) የተከበበ የTnceh ትራንስፖሰን አካል ሆኖ CHን የሚይዘውን ፕላዝሚድ pAC200 ይይዛል (ሃሺሞቶ እና ሌሎች፣ 2002)። በSphingomonas ዝርያ CF06 ውስጥ፣ የካርባርይል መበላሸት ጂን በአምስት ፕላዝሚዶች ውስጥ እንደሚገኝ ይታመናል፤ pCF01፣ pCF02፣ pCF03፣ pCF04 እና pCF05። የእነዚህ ፕላዝሚዶች የዲኤንኤ ተመሳሳይነት ከፍተኛ ሲሆን የጂን መባዛት ክስተት መኖሩን ያሳያል (Feng et al.፣ 1997)። ሁለት የፕሴውዶሞናስ ዝርያዎችን ባቀፈው ካርባርይል-መበላሸት ሲምቢዮንት ውስጥ፣ ዝርያ 50581 የ mcd ካርባርይል ሃይድሮላዝ ጂንን የሚቀርጽ የኮንጁጋቲቭ ፕላዝሚድ pCD1 (50 kb) ይይዛል፣ በዘር 50552 ውስጥ ያለው የኮንጁጋቲቭ ፕላዝሚድ ደግሞ 1-ናፍቶል-መበላሸት ኢንዛይም (ቻፓላማዱጉ እና ቻውድሪ፣ 1991) ይገልፃል። በአክሮሞባክተር ዝርያ WM111 ውስጥ፣ የ mcd furadan hydrolase ጂን በ100 kb ፕላዝሚድ (pPDL11) ላይ ይገኛል። ይህ ጂን ከተለያዩ የጂኦግራፊያዊ ክልሎች በተውጣጡ የተለያዩ ባክቴሪያዎች ውስጥ በተለያዩ ፕላዝሚዶች (100፣ 105፣ 115 ወይም 124 ኪ.ባ) ላይ እንደሚገኝ ታይቷል (ፓሬክህ እና ሌሎች፣ 1995)። በPseudomonas sp. C5pp ውስጥ፣ ለካርባርይል መበላሸት ተጠያቂ የሆኑት ሁሉም ጂኖች በ76.3 ኪ.ባ ቅደም ተከተል በሚሸፍን ጂኖም ውስጥ ይገኛሉ (ትሪቬዲ እና ሌሎች፣ 2016)። የጂኖም ትንተና (6.15 ሜባ) 42 MGEዎች እና 36 GEIs መኖራቸውን አሳይቷል፣ ከእነዚህም ውስጥ 17 MGEዎች በሱፐርኮንቲግ A (76.3 ኪ.ባ) ውስጥ በአማካይ ያልተመጣጠነ G+C ይዘት (54–60 ሞል%) ውስጥ ይገኛሉ፣ ይህም አግድም የጂን ዝውውር ክስተቶችን ሊያመለክት ይችላል (ትሪቬዲ እና ሌሎች፣ 2016)። P. ፑቲዳ XWY-1 ተመሳሳይ የካርባርይል-የሚበላሹ ጂኖች ዝግጅት ያሳያል፣ ነገር ግን እነዚህ ጂኖች በፕላዝሚድ ላይ ይገኛሉ (ዙ እና ሌሎች፣ 2019)።
በባዮኬሚካላዊ እና በጂኖሚክ ደረጃዎች ከሜታቦሊክ ቅልጥፍና በተጨማሪ፣ ረቂቅ ተሕዋስያን እንደ ኬሞታክሲስ፣ የሴል ወለል ማሻሻያ ባህሪያት፣ ክፍልፋይነት፣ ተመራጭ አጠቃቀም፣ ባዮሰርፋክታንት ማምረት፣ ወዘተ ያሉ ሌሎች ባህሪያትን ወይም ምላሾችን ያሳያሉ፣ ይህም በተበከሉ አካባቢዎች ውስጥ የአሮማቲክ ብክለቶችን በብቃት እንዲዋሃዱ ይረዳቸዋል (ምስል 7)።
ምስል 7. የውጭ ብክለት ውህዶችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ባዮዲግሬድ ለማድረግ ተስማሚ የሆነ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦን-ዲግራዲንግ ባክቴሪያዎች የተለያዩ የሴሉላር ምላሽ ስልቶች።
የኬሞታቲክ ምላሾች በተለያዩ የተበከሉ ሥነ-ምህዳሮች ውስጥ የኦርጋኒክ ብክለቶችን መበላሸት የሚጨምሩ ምክንያቶች እንደሆኑ ተደርገው ይወሰዳሉ። (2002) የፕሴውዶሞናስ ስፒ. G7 ወደ ናፍታሊን የሚሄደው ኬሞታክሲስ በውሃ ስርዓቶች ውስጥ የናፍታሊን መበላሸት መጠንን እንደጨመረ አሳይቷል። የዱር ዝርያ G7 ናፍታሊንን ከኬሞታክሲስ እጥረት ካለው ሚውቴሽን ዝርያ በጣም በፍጥነት አበላሸው። የናህአይ ፕሮቲን (538 አሚኖ አሲዶች ከሜምብሬን ቶፖሎጂ ጋር) በNAH7 ፕላዝሚድ ላይ ከሚገኙት የሜታክሊቫጅ መንገድ ጂኖች ጋር አብሮ እንደተተረጎመ ተገኝቷል፣ እና እንደ ኬሞታክሲስ ትራንስዱሰሮች፣ ይህ ፕሮቲን ለናፍታሊን መበላሸት እንደ ኬሞሬፕተር ሆኖ የሚሰራ ይመስላል (ግሪም እና ሃርዉድ 1997)። በሃንሴል እና ሌሎች (2009) የተደረገ ሌላ ጥናት ፕሮቲኑ ኬሞታቲክ ነው፣ ነገር ግን የመበላሸት መጠኑ ከፍተኛ ነው። (2011) የፕሴዩዶሞናስ (ፒ. ፑቲዳ) ለጋዝ ናፍታሊን የኬሞታቲክ ምላሽ አሳይተዋል፣ በዚህም የጋዝ ደረጃ ስርጭት ወደ ሴሎች የማያቋርጥ የናፍታሊን ፍሰት አስከትሏል፣ ይህም የሴሎቹን የኬሞታቲክ ምላሽ ይቆጣጠራል። ተመራማሪዎቹ ይህንን የኬሞታቲክ ባህሪ በመጠቀም የመበላሸት ፍጥነትን የሚያሻሽሉ ረቂቅ ተሕዋስያንን ለመንደፍ ተጠቅመዋል። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የኬሞሴንሶሪ መንገዶች እንደ የሴል ክፍፍል፣ የሴል ዑደት ቁጥጥር እና የባዮፊልም ምስረታ ያሉ ሌሎች የሴል ተግባራትን ይቆጣጠራሉ፣ በዚህም የመበላሸት ፍጥነትን ለመቆጣጠር ይረዳሉ። ሆኖም፣ ይህንን ባህሪ (ኬሞታክሲስ) ለቀልጣፋ መበላሸት መጠቀም በበርካታ ማነቆዎች ይስተጓጎላል። ዋና ዋና መሰናክሎች የሚከተሉት ናቸው፡ (ሀ) የተለያዩ ፓራሎጅስ ተቀባይዎች ተመሳሳይ ውህዶችን/ሊጋንዶችን ያውቃሉ፤ (ለ) የአማራጭ ተቀባዮች መኖር፣ ማለትም፣ ጉልበት ያለው ትሮፒዝም፤ (ሐ) በተመሳሳይ ተቀባይ ቤተሰብ የስሜት ህዋሳት ጎራዎች ውስጥ ጉልህ የሆነ የቅደም ተከተል ልዩነቶች፤ እና (መ) ስለ ዋና ዋና የባክቴሪያ ዳሳሽ ፕሮቲኖች መረጃ እጥረት (ኦርቴጋ እና ሌሎች፣ 2017፤ ማርቲን-ሞራ እና ሌሎች፣ 2018)። አንዳንድ ጊዜ የአሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች ባዮዲግሬዴሽን በርካታ ሜታቦላይቶችን/መካከለኛዎችን ያመነጫል፣ ይህም ለአንድ የባክቴሪያ ቡድን ኬሞታክቲክ ሊሆን ቢችልም ለሌሎች አስጸያፊ ሊሆን ይችላል፣ ይህም ሂደቱን የበለጠ ያወሳስበዋል። የሊጋንድ (አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች) ከኬሚካል ተቀባዮች ጋር ያለውን መስተጋብር ለመለየት፣ የፕሴውሞናስ ፑቲዳ እና የኤሼሪቺያ ኮላይን የዳሳሽ እና የምልክት ጎራዎችን በማዋሃድ የሃይብሪድ ሴንሰር ፕሮቲኖችን (PcaY፣ McfR፣ እና NahY) ገንብተናል፣ እነዚህም ተቀባዮችን ለአሮማቲክ አሲዶች፣ ለTCA መካከለኛ እና ለናፍታሊን በቅደም ተከተል ኢላማ ያደርጋሉ (Luu et al., 2019)።
በናፍታሌይን እና በሌሎች ፖሊሳይክሊክ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች (PAHs) ተጽዕኖ ስር የባክቴሪያ ሽፋን አወቃቀር እና ረቂቅ ተሕዋስያን ታማኝነት ከፍተኛ ለውጦች ያጋጥሟቸዋል። ጥናቶች እንደሚያሳዩት ናፍታሌይን በሃይድሮፎቢክ ግንኙነቶች አማካኝነት የአሲል ሰንሰለት መስተጋብርን እንደሚያስተጓጉል፣ በዚህም የሽፋኑን እብጠት እና ፈሳሽነት ይጨምራል (ሲኬማ እና ሌሎች፣ 1995)። ይህንን ጎጂ ውጤት ለመቋቋም ባክቴሪያዎች በአይሶ/አንቴኢሶ ቅርንጫፍ-ሰንሰለት ፋቲ አሲዶች መካከል ያለውን ጥምርታ እና የፋቲ አሲድ ስብጥር በመቀየር እና ሲስ-ኡንሳቹሬትድ ፋቲ አሲዶችን ወደ ተጓዳኝ ትራንስ-ኢሶመሮች በማምረት የሜምብሬን ፈሳሽነት ይቆጣጠራሉ (ሄይፒፐር እና ደ ቦንት፣ 1994)። በናፍታሌይን ሕክምና ላይ በሚበቅለው ፕሴዩዶሞናስ ስቱትዜሪ ውስጥ፣ የተሟሉ እና ያልተሟሉ የፋቲ አሲድ ጥምርታ ከ1.1 ወደ 2.1 ጨምሯል፣ በፕሴዩዶሞናስ JS150 ውስጥ ግን ይህ ጥምርታ ከ7.5 ወደ 12.0 ጨምሯል (ሙሮዚክ እና ሌሎች፣ 2004)። በናፍታሊን ላይ ሲያድጉ፣ የአክሮሞባክተር KAS 3–5 ሴሎች በናፍታሊን ክሪስታሎች ዙሪያ የሴል ውህደት እና የሴል ወለል ክፍያ (ከ -22.5 እስከ -2.5 mV) መቀነስ አሳይተዋል፣ ይህም በሴል መዋቅር እና በሴል ወለል ባህሪያት ላይ ለውጦችን ያሳያል (ሞሃፓትራ እና ሌሎች፣ 2019)። የሴሉላር/የገጽታ ለውጦች በቀጥታ ከአሮማቲክ ብክለቶች በተሻለ ሁኔታ ከመውሰድ ጋር የተያያዙ ቢሆኑም፣ ተዛማጅ የባዮኢንጂነሪንግ ስልቶች ሙሉ በሙሉ አልተሻሻሉም። የሴል ቅርፅን ማዛባት ባዮሎጂያዊ ሂደቶችን ለማመቻቸት እምብዛም ጥቅም ላይ አልዋለም (ቮልኬ እና ኒኬል፣ 2018)። የሴል ክፍፍልን የሚነኩ ጂኖችን መሰረዝ በሴል ሞርፎሎጂ ላይ ለውጦችን ያስከትላል። የሴል ክፍፍልን የሚነኩ ጂኖችን መሰረዝ በሴል ሞርፎሎጂ ላይ ለውጦችን ያስከትላል። በባሲለስ ሰብቲሊስ፣ የሴል ሴፕተም ፕሮቲን ሴፕኤፍ በሴፕተም ምስረታ ውስጥ እንደሚሳተፍ ታይቷል እና ለቀጣይ የሴል ክፍፍል ደረጃዎች አስፈላጊ ነው፣ ነገር ግን አስፈላጊ ጂን አይደለም። በባሲለስ ሰብቲሊስ ውስጥ የፔፕታይድ ግላይካን ሃይድሮላሴዎችን የሚገልጹ ጂኖች መሰረዝ የሴል ማራዘም፣ የተወሰነ የእድገት መጠን መጨመር እና የተሻሻለ የኢንዛይም ምርት አቅም አስከትሏል (Cui et al., 2018)።
የፕሴዩዶሞናስ ዝርያዎች C5pp እና C7 ውጤታማ በሆነ መንገድ እንዲበላሹ ለማድረግ የካርበሪል መበላሸት መንገድን መከፋፈል ቀርቧል (ካሚኒ እና ሌሎች፣ 2018)። ካርበሪል ወደ ፔሪፕላዝማ ቦታው በውጫዊው የሽፋን ሴፕተም እና/ወይም በሚሰራጩ ፖሪንዎች በኩል እንዲጓጓዝ ይመከራል። CH የካርበሪልን ሃይድሮሊሲስ ወደ 1-ናፍቶል የሚያነቃቃ ፔሪፕላዝማክ ኢንዛይም ሲሆን ይህም የበለጠ የተረጋጋ፣ የበለጠ ሃይድሮፎቢክ እና የበለጠ መርዛማ ነው። CH በፔሪፕላዝማ ውስጥ የሚገኝ ሲሆን ለካርበሪል ዝቅተኛ ፍቅር ስላለው የ1-ናፍቶል መፈጠርን ይቆጣጠራል፣ በዚህም በሴሎች ውስጥ መከማቸቱን ይከላከላል እና ለሴሎች ያለውን መርዛማነት ይቀንሳል (ካሚኒ እና ሌሎች፣ 2018)። የተገኘው 1-ናፍቶል በውስጠኛው ሽፋን በኩል ወደ ሳይቶፕላዝማ በመከፋፈል እና/ወይም በማሰራጨት ይጓጓዛል፣ ከዚያም በማዕከላዊው የካርቦን መንገድ ውስጥ ለተጨማሪ ሜታቦሊዝም በከፍተኛ-አፊኒቲ ኢንዛይም 1NH ወደ 1,2-ዳይሃይድሮክሲናፍታሊን በሃይድሮክሲድ ይደረጋል።
ምንም እንኳን ረቂቅ ተሕዋስያን የዜኖባዮቲክ የካርቦን ምንጮችን ለማበላሸት የጄኔቲክ እና የሜታቦሊክ አቅም ቢኖራቸውም፣ የአጠቃቀም ተዋረዳዊ መዋቅር (ማለትም፣ ቀላል እና ውስብስብ የካርቦን ምንጮችን ቅድሚያ መጠቀም) ለባዮዲግሬድሽን ትልቅ እንቅፋት ነው። ቀላል የካርቦን ምንጮች መኖር እና አጠቃቀም እንደ PAH ያሉ ውስብስብ/ያልተመረጡ የካርቦን ምንጮችን የሚያበላሹ ኢንዛይሞችን የሚቀዱ ጂኖችን ይቀንሳል። በሚገባ የተጠና ምሳሌ ግሉኮስ እና ላክቶስ ከኤሼሪቺያ ኮላይ ጋር ሲዋሃዱ፣ ግሉኮስ ከላክቶስ የበለጠ በብቃት ጥቅም ላይ ይውላል (ጃኮብ እና ሞኖድ፣ 1965)። ፕሴዩዶሞናስ የተለያዩ PAHዎችን እና xenobiotic ውህዶችን እንደ ካርቦን ምንጮች እንደሚያበላሽ ተዘግቧል። በፕሴዩዶሞናስ ውስጥ የካርቦን ምንጭ አጠቃቀም ተዋረድ ኦርጋኒክ አሲዶች > ግሉኮስ > አሮማቲክ ውህዶች ናቸው (Hylemon and Phibbs, 1972; Collier et al., 1996)። ሆኖም ግን፣ አንድ የተለየ ነገር አለ። የሚገርመው፣ Pseudomonas sp. CSV86 ከግሉኮስ ይልቅ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖችን (ቤንዞይክ አሲድ፣ ናፍታሊን፣ ወዘተ) የሚጠቀም እና አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖችን ከኦርጋኒክ አሲዶች ጋር በጋራ የሚቀይር ልዩ የሆነ ተዋረዳዊ መዋቅር ያሳያል (ባሱ እና ሌሎች፣ 2006)። በዚህ ባክቴሪያ ውስጥ፣ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖችን ለመበላሸት እና ለማጓጓዝ ጂኖች እንደ ግሉኮስ ወይም ኦርጋኒክ አሲዶች ባሉ ሁለተኛ የካርቦን ምንጮች ቢኖሩም እንኳን አይቀንሱም። በግሉኮስ እና በአሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች መካከለኛ ውስጥ ሲያድጉ፣ የግሉኮስ ትራንስፖርት እና ሜታቦሊዝም ጂኖች ዝቅ ተደርገዋል፣ አሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖች በመጀመሪያው የሎግ ምዕራፍ ውስጥ ጥቅም ላይ ውለዋል፣ እና ግሉኮስ በሁለተኛው የሎግ ምዕራፍ ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል (ባሱ እና ሌሎች፣ 2006፤ ቹዳሪ እና ሌሎች፣ 2017)። በሌላ በኩል፣ የኦርጋኒክ አሲዶች መኖር የአሮማቲክ ሃይድሮካርቦኔት ሜታቦሊዝምን አገላለጽ ላይ ተጽዕኖ አላሳደረም፣ ስለዚህ ይህ ባክቴሪያ ለባዮዲግሬድሽን ጥናቶች እጩ ዝርያ እንደሚሆን ይጠበቃል (ፋሌ እና ሌሎች፣ 2020)።
የሃይድሮካርቦን ባዮትራንስፎርሜሽን ኦክሲዴቲቭ ውጥረትን እና በማይክሮባዮሎጂስቶች ውስጥ የኦክሲዴቲቭ ኢንዛይሞችን መጨመር ሊያስከትል እንደሚችል የታወቀ ነው። በቋሚ ደረጃ ሴሎች ውስጥም ሆነ መርዛማ ውህዶች ባሉበት ጊዜ ውጤታማ ያልሆነ የናፍታሌን ባዮዲግሬድሽን ምላሽ ሰጪ የኦክስጅን ዝርያዎችን (ROS) እንዲፈጠሩ ያደርጋል (ካንግ እና ሌሎች 2006)። የናፍታሌን-ዲግሬድ ኢንዛይሞች የብረት-ሰልፈር ክላስተሮችን ስለሚይዙ፣ በኦክሲዴቲቭ ውጥረት ስር፣ በሄም ውስጥ ያለው ብረት እና የብረት-ሰልፈር ፕሮቲኖች ኦክሳይድ ይደረግባቸዋል፣ ይህም የፕሮቲን እንቅስቃሴን ይቀንሳል። ፌሬዶክሲን-ናDP+ reductase (Fpr) ከሱፐርኦክሳይድ dismutase (SOD) ጋር በመሆን በNADP+/NADPH እና በሁለት የፌሬዶክሲን ወይም ፍላቮዶክሲን ሞለኪውሎች መካከል ያለውን የተገላቢጦሽ የሬዶክስ ምላሽን ያመቻቻል፣ በዚህም ROSን ያስወግዳል እና የብረት-ሰልፈር ማዕከሉን በኦክሲዴቲቭ ውጥረት ስር ወደነበረበት ይመልሳል (ሊ እና ሌሎች 2006)። በፕሴዩዶሞናስ ውስጥ ሁለቱም Fpr እና SodA (SOD) በኦክሲዴቲቭ ውጥረት ሊመጡ እንደሚችሉ ተዘግቧል፣ እና በናፍታሊን በተጨመሩ ሁኔታዎች ስር በእድገት ወቅት በአራት የፕሴዩዶሞናስ ዝርያዎች (O1፣ W1፣ As1 እና G1) ውስጥ የ SOD እና የካታላዝ እንቅስቃሴዎች መጨመር ተስተውሏል (ካንግ እና ሌሎች፣ 2006)። ጥናቶች እንደሚያሳዩት እንደ አስኮርቢክ አሲድ ወይም ፌረስ ብረት (Fe2+) ያሉ አንቲኦክሲደንቶች መጨመር የናፍታሊን የእድገት መጠን ሊጨምር ይችላል። ሮዶኮከስ ኤራይትሮፖሊስ በናፍታሊን መካከለኛ ውስጥ ሲያድግ፣ ከኦክሲዴቲቭ ውጥረት ጋር የተያያዘ የሳይቶክሮም P450 ጂኖች ቅጂ እንደ ሶድኤ (Fe/Mn ሱፐርኦክሳይድ ዲሙታዝ)፣ ሶድሲ (Cu/Zn ሱፐርኦክሳይድ ዲሙታዝ) እና ሪካኤ ያሉ ጨምሯል (ሳዚኪን እና ሌሎች፣ 2019)። በናፍታሊን ውስጥ የተመረቱ የፕሴዩዶሞናስ ሴሎች ንጽጽራዊ መጠናዊ ፕሮቲዮሚክ ትንተና እንደሚያሳየው ከኦክሲዴቲቭ ውጥረት ምላሽ ጋር የተያያዙ የተለያዩ ፕሮቲኖችን መጨመር የጭንቀት መቋቋም ስትራቴጂ ነው (Herbst et al., 2013)።
ጥቃቅን ህዋሳት በሃይድሮፎቢክ የካርቦን ምንጮች ተጽዕኖ ስር ባዮሰርፋክታንቶችን እንደሚያመርቱ ተዘግቧል። እነዚህ ሰርፋክታንቶች በዘይት-ውሃ ወይም በአየር-ውሃ በይዘቶች ላይ ውህዶችን ሊፈጥሩ የሚችሉ አምፊፊሊክ የገጽታ አክቲቭ ውህዶች ናቸው። ይህ የውሸት-መሟሟትን ያበረታታል እና የአሮማቲክ ሃይድሮካርቦኖችን መምጠጥ ያመቻቻል፣ ይህም ውጤታማ ባዮደርዜሽን ያስከትላል (ራህማን እና ሌሎች፣ 2002)። በእነዚህ ባህሪያት ምክንያት ባዮሰርፋክታንቶች በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። የኬሚካል ሰርፋክታንቶች ወይም ባዮሰርፋክታንቶች ወደ ባክቴሪያ ባህሎች መጨመር የሃይድሮካርቦን መበላሸት ቅልጥፍናን እና ፍጥነትን ሊያሻሽል ይችላል። ከባዮሰርፋክታንቶች መካከል፣ በፕሴውዶሞናስ ኤሩጊኖሳ የሚመረቱ ራምኖሊፒዶች በስፋት ጥናት ተደርጎባቸዋል እና ተለይተው ይታወቃሉ (ሂሳቱካ እና ሌሎች፣ 1971፤ ራህማን እና ሌሎች፣ 2002)። በተጨማሪም፣ ሌሎች የባዮሰርፋክታንት ዓይነቶች ሊፖፔፕታይዶች (ከፕሴዩሞናስ ፍሎረሰንስ የተገኙ ሙሲን)፣ ኢሙልሲፋየር 378 (ከፕሴዩሞናስ ፍሎረሰንስ የተገኙ) (ሮዘንበርግ እና ሮን፣ 1999)፣ ከሮዶኮከስ የተገኙ ትሬሃሎስ ዲሳካሪድ ሊፒዶች (ራምዳህል፣ 1985)፣ ከባሲለስ የተገኘው ሊቼኒን (ሳራስዋቲ እና ሆልበርግ፣ 2002)፣ እና ከባሲለስ ሰብቲሊስ የተገኘው ሰርፋክታንት (ሲግመንድ እና ዋግነር፣ 1991) እና ባሲለስ አሚሎሊኩፋሲየንስ (ዚ እና ሌሎች፣ 2017) ይገኙበታል። እነዚህ ኃይለኛ ሰርፋክታንቶች ከ72 ዲኔስ/ሴሜ ወደ 30 ዲኔስ/ሴሜ ያነሰ የገጽታ ውጥረትን እንደሚቀንሱ ታይቷል፣ ይህም የተሻለ የሃይድሮካርቦን መምጠጥ እንዲኖር ያስችላል። ፕሴዩዶሞናስ፣ ባሲለስ፣ ሮዶኮከስ፣ ቡርክሆልዴሪያ እና ሌሎች የባክቴሪያ ዝርያዎች በናፍታሊን እና ሜቲልናፍታሊን ሚዲያ ሲያድጉ የተለያዩ rhamnolipid እና glycolipid-based biosurfactants ማምረት እንደሚችሉ ተዘግቧል (ካንጋ እና ሌሎች፣ 1997፤ ፑንተስ እና ሌሎች፣ 2005)። ፕሴዩዶሞናስ ማልቶፊሊያ CSV89 እንደ ናፍታቶይክ አሲድ ባሉ አሮማቲክ ውህዶች ላይ ሲበቅል ከሴሎች ውጭ ባዮሰርፋክታንት ባዮሰር-ፒኤም ማምረት ይችላል (ፋሌ እና ሌሎች፣ 1995)። የባዮሰር-ፒኤም ምስረታ ኪነቲክስ እንደሚያሳየው ውህደቱ የእድገት እና የፒኤች ጥገኛ ሂደት ነው። በሴሎች ገለልተኛ ፒኤች የሚመረተው የባዮሰር-ፒኤም መጠን ከፒኤች 8.5 ከፍ ያለ እንደሆነ ተገኝቷል። በፒኤች 8.5 የሚበቅሉ ሴሎች የበለጠ ሃይድሮፎቢክ እና በፒኤች 7.0 ከሚበቅሉት ሴሎች ይልቅ ለአሮማቲክ እና ለአሊፋቲክ ውህዶች ከፍተኛ ፍቅር ነበራቸው። በሮዶኮከስ ስፕ. N6፣ ከፍ ያለ የካርቦን ወደ ናይትሮጅን (C:N) ጥምርታ እና የብረት ውስንነት ከሴሎች ውጭ ለሚመረቱ ባዮሰርፋክታንቶች (ሙታሊክ እና ሌሎች፣ 2008) ተስማሚ ሁኔታዎች ናቸው። ዝርያዎችን እና መፍላትን በማመቻቸት የባዮሰርፋክታንቶችን (ሰርፋክታንቶችን) ባዮሲንተሲስ ለማሻሻል ሙከራዎች ተደርገዋል። ሆኖም ግን፣ በባህል መካከለኛ ውስጥ ያለው የሰርፋክታንት መጠን ዝቅተኛ (1.0 ግ/ሊ) ሲሆን ይህም ለትልቅ መጠን ምርት ፈታኝ ነው (ጂያኦ እና ሌሎች፣ 2017፤ ዉ እና ሌሎች፣ 2019)። ስለዚህ፣ ባዮሲንተሲስን ለማሻሻል የጄኔቲክ ምህንድስና ዘዴዎች ጥቅም ላይ ውለዋል። ሆኖም፣ በኦፔሮን (~25 ኪ.ቢ.) ትልቅ መጠን እና የኩረም ዳሰሳ ስርዓት ውስብስብ ባዮሲንተቲክ ቁጥጥር ምክንያት የምህንድስና ማሻሻያው አስቸጋሪ ነው (ጂያኦ እና ሌሎች፣ 2017፤ ዉ እና ሌሎች፣ 2019)። በባሲለስ ባክቴሪያ ውስጥ በርካታ የጄኔቲክ ምህንድስና ማሻሻያዎች ተደርገዋል፣ ይህም በዋናነት ፕሮሞተር (srfA operon) በመተካት፣ የሱርፋክቲን ኤክስፖርት ፕሮቲን YerP እና የቁጥጥር ምክንያቶችን ComX እና PhrC ከመጠን በላይ በመግለጽ የሱርፋክቲን ምርትን ለመጨመር የታለመ ነው (ጂያኦ እና ሌሎች፣ 2017)። ሆኖም፣ እነዚህ የጄኔቲክ ምህንድስና ዘዴዎች አንድ ወይም ጥቂት የጄኔቲክ ማሻሻያዎችን ብቻ አስመዝግበዋል እና እስካሁን ድረስ የንግድ ምርት ላይ አልደረሱም። ስለዚህ፣ በእውቀት ላይ የተመሰረቱ የማመቻቸት ዘዴዎችን ተጨማሪ ጥናት ማድረግ አስፈላጊ ነው።
የPAH ባዮዲግሬዴሽን ጥናቶች በዋናነት የሚካሄዱት በመደበኛ የላቦራቶሪ ሁኔታዎች ውስጥ ነው። ሆኖም ግን፣ በተበከሉ ቦታዎች ወይም በተበከሉ አካባቢዎች፣ ብዙ አባዮቲክ እና ባዮቲክ ምክንያቶች (የሙቀት መጠን፣ ፒኤች፣ ኦክስጅን፣ የንጥረ ነገር አቅርቦት፣ የንጥረ ነገር ባዮአቫሊቲ፣ ሌሎች ዜኖባዮቲክስ፣ የመጨረሻ ምርት መከልከል፣ ወዘተ) የማይክሮባላዊ ረቂቅ ተሕዋስያንን የመበላሸት አቅም እንደሚቀይሩ እና እንደሚነኩ ታይቷል።
የሙቀት መጠን በPAH ባዮዲግሬዴሽን ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል። የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ የሟሟ የኦክስጅን ክምችት ይቀንሳል፣ ይህም የኤሮቢክ ረቂቅ ተሕዋስያን ሜታቦሊዝምን ይጎዳል፣ ምክንያቱም ሃይድሮክሲሌሽን ወይም የቀለበት መቆራረጥ ግብረመልሶችን ለሚያካሂዱ ኦክሲጅንሴሶች እንደ አንዱ ሞለኪውላዊ ኦክስጅን ያስፈልጋቸዋል። ከፍ ያለ የሙቀት መጠን የወላጅ PAHዎችን ወደ ይበልጥ መርዛማ ውህዶች እንደሚቀይር እና በዚህም ባዮዲግሬዴሽንን እንደሚከለክል ብዙ ጊዜ ይነገራል (ሙለር እና ሌሎች፣ 1998)።
ብዙ የPAH የተበከሉ ቦታዎች ከፍተኛ የፒኤች እሴቶች እንዳላቸው ተስተውሏል፤ ለምሳሌ የአሲድ ማዕድን ፍሳሽ የተበከሉ ቦታዎች (pH 1–4) እና በአልካላይን ፈሳሽ (pH 8–12) የተበከሉ የተፈጥሮ ጋዝ/የከሰል ጋዝ ፋክቴሽን ቦታዎች። እነዚህ ሁኔታዎች የባዮዲግሬድዜሽን ሂደቱን በእጅጉ ሊነኩ ይችላሉ። ስለዚህ፣ ለባዮዲሬዲሽን ረቂቅ ተሕዋስያንን ከመጠቀምዎ በፊት፣ እንደ አሞኒየም ሰልፌት ወይም አሞኒየም ናይትሬት ለአልካላይን አፈር ወይም ለአሲድማ ቦታዎች በካልሲየም ካርቦኔት ወይም ማግኒዚየም ካርቦኔት ሊሚንግ ያሉ ተስማሚ ኬሚካሎችን (መካከለኛ እስከ በጣም ዝቅተኛ የኦክሳይድ ቅነሳ አቅም ያላቸው) በመጨመር የፒኤች መጠንን ማስተካከል ይመከራል (ቦውልን እና ሌሎች 1995፤ ጉፕታ እና ሳር 2020)።
ለተጎዳው አካባቢ የኦክስጅን አቅርቦት ለPAH ባዮዲግሬድሽን የፍጥነት ገደብ ነው። በአካባቢው ሬዶክስ ሁኔታዎች ምክንያት፣ በቦታ ውስጥ ያለው ባዮሪሜዲሽን ሂደቶች ብዙውን ጊዜ ከውጭ ምንጮች (ማቆያ፣ የአየር መበታተን እና የኬሚካል መጨመር) ኦክስጅንን ማስገባት ያስፈልጋቸዋል (ፓርዲክ እና ሌሎች፣ 1992)። ኦደንክራንዝ እና ሌሎች (1996) በተበከለ የውሃ ውስጥ ማግኒዚየም ፐርኦክሳይድ (የኦክስጅን መልቀቂያ ውህድ) ወደ ተበከለ የውሃ ውስጥ መጨመር የBTEX ውህዶችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ሊያድስ እንደሚችል አሳይተዋል። ሌላ ጥናት ሶዲየም ናይትሬትን በመርፌ በመወጋት እና ውጤታማ የባዮሪሜዲሽን ለማግኘት የማውጣት ጉድጓዶችን በመገንባት በተበከለ የውሃ ውስጥ የፌኖል እና የBTEX መበስበስን መርምሯል (ቤውሊ እና ዌብ፣ 2001)።