חיידקים מהונדסים גנטית עשויים להוות את תשובת המין האנושי
לאסונות אקולוגיים הקשורים לזרימה לא מתוכננת של נפט גולמי בסביבה
טבעית, כגון תאונת ה"אקסון ולדז" באלסקה, תאונות דומות שאירעו במפרץ
מקסיקו ובאיטליה, וכן הזרמת כמויות עצומות של נפט גולמי אל
הים, במלחמת המפרץ.
המדענים שחיפשו חיידקים מועמדים למטרות אלה, פנו, באופן טבעי,
אל הים. הם איפיינו ובידדו את החיידקים הטבעיים שנמצאים במימי הים,
לפי מידת יכולתם לאכול נפט. תוך זמן קצר, יחסית, בודד חיידק זולל נפט
שכונה רא"ג-1. חיידק זה יכול היה לגדול על נפט גולמי ולאכול אותו, אבל
הוא לא אכל את כל מרכיבי הנפט, הכולל לאמיתו של דבר אלפי חומרים
שונים. הוא אכל ובנה את גופו, רק מהמולקולות של החומרים האלקניים
הכלולים בנפט הגולמי. אלה החומרים הקלים ביותר הכלולים בנפט הגולמי,
שאינם ארומטיים-נדיפים. כך התברר, שמי שרצה לטהר לחלוטין זיהום סביבתי
בנפט (ואפילו לנקות מיכלים מנפט שמצוי בהם), צריך היה להשתמש בכמה
חיידקים אחרים שאכלו את התרכובות שרא"ג-1 המקורי הותיר אחריו.
(למעשה, גם כשנעשה שימוש בחיידקים מזנים שונים, עדיין נותרו לאחר
הטיפול מרכיבים שונים של נפט, שלא נאכלו על-ידם). תנאי נוסף לפירוק
הנפט על-ידי רא"ג-1 היה הוספת מקורות מזון שונים (חנקן וזרחן) למים
שהכילו את הנפט. מכיוון שבים הפתוח החומרים האלה היו עלולים להישטף,
סברו החוקרים שהשימוש בחיידקים לפירוק נפט ומוצריו יוכל להתבצע
במיכלים סגורים בלבד (על היבשה או בתוך מיכליות נפט).
ואז התברר שלמרות שרא"ג-1 לא אכל את כל הנפט, הנפט שהוא הותיר
אחריו היה שונה בתכונותיו הפיסיות. כידוע, כאשר שופכים נפט למים,
הנפט השמנוני צף על-פני המים ויוצר שכבה אחידה של נפט החוצצת בין
המים לאוויר. כאשר מערבלים את הנפט שבמים, נוצרות ממנו טיפות זעירות
המתפזרות במים, אבל לאחר זמן, הן צפות ומתלכדות ויוצרות שוב את
השכבה השומנית הצפה, החוצצת בין המים לאוויר. אבל, כאשר עירבלו נפט
במים שבהם התרבו חיידקי רא"ג-1 הטיפות הזערוריות של הנפט לא צפו
ולא התלכדו. הן נותרו מפוזרות במים בפיזור פחות או יותר אחיד, כך
שהתערובת דמתה לשוקו – תערובת חלקה וזורמת באורח חופשי. בתנאים אלה
הנפט לא נדבק יותר למשטחים שונים ובניסויים שונים אכן השתמשו
החוקרים בתרביות של חיידקים לניקוי בקבוקי הנפט שהחזיקו במעבדתם.
התופעה הזאת נבעה מנוכחותו ומפעולתו של תוצר חדש שנוצר על-ידי
החיידקים, שכאשר התפזר במים המכילים נפט, שינה את צורתם הפיסית של
חלקיקי הנפט. שינוי המבנה הפיסי, איפשר לנפט להתפזר במים. התוצר
הזה, פוליסכריד (פולימר כבד המורכב מסוכרים, ששיירים מסוימים שלו
מאפשרים לו להיות מסיס במים ובעל זיקה לשומנים בעת ובעונה אחת),
שכונה אמולסן, עטף למעשה את חלקיקי הנפט כמו קרום. קרומי האמולסן
שעוטפים את החלקיקים השונים דוחים זה את זה דחייה חשמלית, וכך הם
מונעים את התאחות חלקיקי הנפט לשכבה אחידה. תחליבי הנפט-מים שנוצרו
בדרך זו, בסיוע האמולסן, כונו אמולסנוסולים.
בשלב זה סברו החוקרים שאפשר יהיה לנקות בשיטה הזאת מיכלי
נפט, בוצה ואפילו דלקים מזוקקים שונים. לשם כך היה צורך, פשוט,
להפוך את המיכלים האלה לבתי גידול ענקיים של חיידקים אוכלי נפט כמו
רא"ג-1. כדי ליישם את הרעיון היה צורך להוסיף למיכלים, מלבד חיידקים, גם
מים, זרחן וחנקן. כך הצליחו המדענים לנקות את תאי האיחסון של מיכלית נפט.
בארה"ב החלו לטהר כך את הארבות המעבירות נפט על המיסיסיפי.
יישום נוסף, סייע לטיפול בנפט גולמי מסוים (מוונצואלה), שהוא כה דחוס,
כבד וצמיג עד שבדרך כלל אינו יכול לזרום בטמפרטורה של החדר. המדענים
הצליחו לתחלב את הנפט הזה במים כך שנוצר ממנו אמולסנוסול, שאפשר היה
להזרימו לאחר מכן בצינור. ניסויי המשך הראו שכדי לתחלב טון אחד של נפט
ונצואלי כבד, יש צורך בקילוגרם אחד בלבד של תערובת אמולסן (ואין צורך
בנוכחותם של חיידקי רא"ג-1 באיזור שבו מתבצעת הפעולה). התברר גם
שתחליבים יציבים של נפט במים (כמו אלה הנוצרים באמצעות אמולסן),
המכילים לפחות 70% נפט, ניתנים לשריפה בדודי חימום גדולים וכך אפשר
להפיק מהם אנרגיה. כך שלמעשה, בשלב זה יכלו החוקרים לבצע שלוש
פעולות על הנפט הגולמי: לטהר אותו, לגרום לו לזרום, ולשרוף
אותו. אפשר גם להסיר את האמולסן מחלקיקי הנפט, וכך להחזיר לו את
תכונותיו הטבעיות המקוריות.
אבל, כדי לממש את הטכנולוגיה החדשה בשטח, בהיקף רחב, היה
צורך בכמות גדולה של אמולסן. עד אז הצליחו החוקרים לייצר באמצעות
החיידקים, במעבדות, גרמים ספורים בלבד של אמולסן מזוקק. השאלה הייתה
כיצד אפשר לייצר מאות קילוגרמים מהחומר הזה.
המדענים שנדרשו לקושי הזה הצליחו לפתור חלק מהבעיה תוך שימוש
בפיסיולוגיה וגנטיקה לשיפור הזן של החיידק מייצר האמולסן. שיטות אלה
התבססו על לימוד ואפיון תהליך הייצור של האמולסן על-ידי החיידקים,
וזיהוי התנאים האופטימליים הנחוצים למטרה זו, מבחינת הרכב מצע
המזון, בקרת קצב גידול האוכלוסיה והשפעתו על קצב ייצור האמולסן של
תרבית החיידקים כולה. באותו זמן הצליחו המדענים גם לאתר את הגנים
האחראיים לייצור החלבונים החיידקיים, האחראיים לתכונות הרצויות לנו.
לאחר מכן, לנוכח הידע הזה, בוצעו בחיידקי רא"ג-1 מניפולציות גנטיות
שונות, שגרמו להגברת תפוקת האמולסן שלהם.
בינתיים נמצאו כמה יישומים חדשים יותר של אמולסן הכרוכים
בסגולתו המיוחדת להידבק למשטחים שמנוניים, ואפילו לסלק חיידקים
הדבוקים אליו. למשל, הוספת אמולסן למשחת שיניים עשויה למנוע
היווצרות אבן שן (פטנט על היישום הזה נרשם על-ידי חברת קולגייט).
יישום שני, מבוסס על הוספת אמולסן למשחות פנים המיועדות לנוער,
לטיפול בפצעי בגרות. יישום זה נרשם כפטנט על-ידי חברה אמריקאית,
שהעניקה רישיון ייצור לחברת קוסמטיקה גדולה הפועלת ביפן.
בשלב זה החלו שוב החוקרים לחשוב ברצינות על טיפולים בסדר גודל
של זיהומים סביבתיים בנפט, שבהם מעורבים עשרות אלפי טונות של נפט.
מילת הצופן בעניין זה היא "ריפוי ביולוגי" של הסביבה. אבל האמת היא,
שאין כיום שום דוגמה לטיפול כזה, באמצעות חיידקים, שהוכיח את יעילותו
בים הפתוח באורח חד-משמעי. הוספת חומרים מזינים (חנקן וזרחן) למי הים
עשויה לגרום ריבוי טבעי של חיידקים מפרקי נפט, בתנאי ששכבת הנפט אינה
עבה מדי, כך שאוויר יוכל להגיע אל החיידקים בשכבות העמוקות יותר, ובתנאי
שקיימים חיידקים טבעיים כאלה בקרבת כתם הנפט, כך שלא יידרש זמן רב
מדי עד שיתחיל תהליך הפירוק. ועדיין לא ברור כיצד אפשר יהיה לערבל
את הנפט הצף במים, תהליך שבלעדיו לא יוכל התהליך של עטיפת חלקיקי
הנפט באמולסן, להתחיל.
אחד מכיווני ההתפתחות האפשריים הוא התבססות על קוקטייל מיוחד של
מיקרואורגניזמים נבחרים מפרקי נפט ויוצרי אמולסן, שיפוזרו בשטח
המזוהם בתוך כמוסות קטנות. כמוסות אלו יכילו את האורגניזמים ואת
החומרים המזינים שלהם כמו גם את המרכיבים שיאפשרו להן לצוף על משטח
הנפט הצף. האורגניזמים יעברו טיפול מוקדם, כך שיוכלו לפתוח בפירוק
מיידי בלי שיזדקקו לזמן נוסף להסתגלות. בתוך החבילה המתאימה אפשר
יהיה להכינם ולאחסנם זמן רב לפני שייעשה בהם שימוש.
רעיונות שונים באשר ליצירת קוקטיל חיידקים שיאכלו את כל מרכיבי
הנפט הגולמי וישתמשו בהם לבניין גופם, ולא רק יאפשרו את התערבות
הנפט במים, נבחנים כיום במעבדות שונות בעולם.
