Applications of Methods of Dispersion and Cluster Analysis to Compare the Resistance of Acidophilic Chemolithotrophic Bacteria Isolated From Dump Products to Heavy Metals

Abstract

У представленій роботі досліджена стійкість до важких металів типового штаму Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 і восьми штамів ацидофільних хемолітотрофних бактерій, виділених із відвальних продуктів паливно-енергетичного комплексу України різного типу. Для вивчення були використані «метали-замісники» (Zn 2+ , Ni 2+ , Co 2+), метали «комбінованої дії» (Cu 2+) і метали, які не виконують біологічних функцій (Cd 2+ , Pb 2+), але здатні утворювати нерозчинні комплекси на/в клітині або взаємодіяти з нуклеїновими кислотами. Встановлено, що вплив металів на виділені штами ацидофільних хемолітотрофних бактерій неоднозначний і не відповідає шкалі взаємодії металів з азотистими гетероциклічними основами ДНК (шкалою Ейхгорна). Максимальна кількість штамів виявилася стійкою до іонів кобальту (66,6 % при значенні МІС 0,09 М). До іонів міді, кадмію і цинку були резистентними 55,5 % штамів з показниками за мінімальними інгібуючими концентраціями (МІК) 0,13, 0,061 і 0,083 М відповідно. Проведено статистичний аналіз отриманих результатів оцінки стійкості ацидофільних хемолітотрофних бактерій до важких металів з використанням методів дисперсійного та кластерного аналізів у програмі R 3.4.0. Кластеризація результатів аналізу за значеннями мінімальних інгібуючих концентрацій дала змогу згрупувати досліджені метали таким чином: одиничний кластер (Pb 2 +), кластер (Zn 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Cd 2+) і підкластер (Cu 2+). Ієрархічний кластерний аналіз значень МІК дав змогу розділити вивчені штами на три групи залежно від рівня їхньої резистентності до металів. Найбільш стійкими до досліджених металів виявилися штами, ізольовані з відходів збагачення вугілля. На основі аналізу літературних даних у вивчених штамів припустимі експресовані системи транспорту металів. Різницю у рівні стійкості до металів у A. ferrooxidans і A. thiooxidans частково можна зв'язати з використанням двовалентного феруму і тіосульфату відповідно як джерел енергії. Показано неоднорідність відгуку еффлюкс-систем на дію важких металів.