一个多世纪以来，工业污染、化学废物和污水一直流入布鲁克林的戈万纳斯运河。纽约市这条水道经常被描述为美国最受污染的水道之一。它在 19 世纪中叶被疏浚和开发，从潮汐湿地和淡水溪变成现在的样子，以便作为城市货运航线。尽管曾经沿河两岸的造纸厂、石油厂、鞣革厂和制造厂早已不复存在，但它们遗留下来的有毒倾倒和排放的痕迹依然存在——更不用说仍然直接排入运河的合流下水道溢流了。
纽约大学计算生物学家Elizabeth Hénaff说：“运河底部积累了十到二十英尺的受污染沉积物。”
然而，在这片有毒的淤泥中，生命找到了出路。根据 Hénaff 共同撰写的新研究，戈万纳斯沉积物中的微生物已经进化出了应对甚至以污染物为生的方法。根据 4 月 15 日在《应用微生物学杂志》上发表的研究，数百种顽强的微生物，拥有数十种分解污染物的代谢途径，生活在运河底部。这些细菌、古菌和病毒正在缓慢地隔离重金属，并吞噬淤泥中最糟糕的一些化合物。
这场缓慢的环境灾难的亮点在于，工程师和生物学家可能有机会利用这些超级基金（superfund）中的超级细菌来帮助净化戈万纳斯和其他受污染的地点。这种称为生物修复的过程已被应用于污水处理和清理漏油等挑战，包括 1989 年阿拉斯加发生的特大漏油事件。这样一来，“淤泥”就成了“潜在解决方案的储备库”， SUNY Downstate 健康科学大学的进化生物学家和流行病学家、该研究的合著者Sergios-Orestis Kolokotronis说。
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为了发现运河的潜在价值，Hénaff、Kolokotronis 和他们的同事们对戈万纳斯运河进行了首次详细的微生物和遗传学调查。他们划着船来到这条臭名昭著的水道，用 PVC 管从最上面的沉积物层采集了样本。他们还从与环境保护局（EPA）合作的一家环境承包商那里获得了一份更深的沉积物岩芯。
仅仅是获取样本就并非易事。“这不像去公园捡土壤，”Kolokotronis 说。“这对于独木舟上的所有人来说都很危险，”他补充道。在许多情况下，研究人员不得不闯入私人领地才能进入采样地点。然后，水和淤泥本身也需要穿戴全套个人防护装备，以尽量减少接触。
回到实验室，科学家们分析了这些样本中的 DNA，以识别存在的物种并深入研究它们的基因构成。他们将戈万纳斯的数据与之前从其他数据库中记录的生物及其功能进行了比较。该团队发现了 455 种不同的微生物（包括嗜盐和嗜高温微生物）、64 种已知可降解酚类和甲苯等有机污染物的代谢途径，以及 1,171 个与重金属吸收相关的基因。他们还对数千个之前未编目的、可能具有污染物降解潜力的基因簇和代谢物进行了分类。
新研究的参与者、新泽西州罗格斯大学环境微生物学家Max Häggblom说，这是可能具有长期价值项目的第一步。Häggblom说，戈万纳斯运河是“一个非常化学的混合物”。“这对微生物学家来说非常有趣，因为它基本上是具有降解这些不同化学品能力的微生物选择和进化的热点。”
Häggblom也同意，运河可以成为一种有用的毒素对抗生物来源。但要确定这一点，我们需要在实验室进行实验，在微型戈万纳斯环境中追踪污染物随时间的存在和浓度。
如果这些微生物真的能够分解污染物，它们就可以被“开采”用于各种生物修复项目。在生物反应器中生长和储存的生物可能有助于过滤受污染的水和泥。或者，通过稍微改变水体环境条件（例如，添加正确的营养物质组合）来促进有益细菌的生长，可以以最小的成本和干扰加速环境恢复。通过正在进行的 EPA 超级基金修复项目疏浚出的沉积物，可以通过故意混合和浸泡这些有益细菌，使其在填埋之前变得不那么危险。
Hénaff 和 Kolokotronis 表示，这些发现也为运河中污染物的类型提供了真实数据。“这些由微生物保存的记录可能比人类保存的记录更准确，”Hénaff 解释说。微生物的适应性证明了在水道的环境监测和监管中未被记录的有毒物质的存在。“这些生物的记忆是很有诗意的，”她补充道。除了科学研究，研究人员还将其研究成果合成为一个名为《CHANNEL》的关于戈万纳斯运河历史和微环境的公共艺术展览。
Häggblom认为，这些类型的微生物在如此恶劣的条件下出现，是令人惊叹但并不意外的。这些微生物经常在这种恶劣条件下出现。许多微生物可以相互交换基因，从而传播有用的性状，而无需每个物种都单独经历突变和自然选择的考验。他解释说，在有毒环境中生存的压力下，并且缺乏像氧气这样的标准能量生产资源，细菌和病毒经常会分享它们找到的替代解决方案：包括利用多氯联苯（PCBs）和碳氢化合物作为呼吸方式。“这是大自然在发挥作用。”
然而，尽管戈万纳斯运河中存在各种各样的吞噬污染物的微生物，但它们本身并不能完全清理运河。首先，尽管许多微生物会隔离钴和砷等重金属，但它们实际上无法消除这些有毒元素。要去除这些金属，唯一的办法就是将它们从水道中舀出来。但这些微生物可以在回收这些金属用于新用途方面发挥作用。“这是一个令人兴奋的可能性，”Hénaff 说。许多运河中的污染物在不同情况下可以成为资源。“许多有毒污染物中的重金属正在其他地方被开采，作为技术和工业的资源，”她指出。尽管如此，这仍然需要人类与微生物的合作。
运河中存在的其他非金属有机污染物，可以被微生物分解成无毒形式。但速度和规模都不是理想的。Häggblom说，如果任由它们自行发展，微生物需要几个世纪甚至数千年才能完成污染物的降解。
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随着戈万纳斯运河持续暴露在环境中，它构成了持续的公共健康风险——让附近居民暴露在不健康的空气和土壤中。研究中一个不太令人愉快的发现是，该运河还存在多种抗生素耐药性基因。正因如此，EPA 一直在努力疏浚和覆盖戈万纳斯运河的有毒沉积物。Hénaff 说，最终这可能是正确的做法。
但是，在淤泥被永久掩埋，微生物在混凝土墓碑下死亡之前，为什么不将这条运河视为一个错误之外的事物呢？为什么不从我们意外建造的这个受污染的世界中尽可能多地学习呢？
