Badanie jakości wody odgrywa kluczową rolę w ochronie zdrowia ludzi. Rozwój biologii molekularnej znacząco wpłynął na sposób monitorowania jakości wody. Tradycyjne metody mikrobiologiczne, oparte na hodowli drobnoustrojów, są czasochłonne i nie pozwalają wykryć wszystkich mikroorganizmów, zwłaszcza tych niehodowlanych lub obecnych w niskich stężeniach. Dlatego coraz częściej stosuje się metody molekularne, umożliwiające analizę materiału genetycznego bez konieczności hodowli.
Czym są techniki molekularne?
Techniki molekularne polegają na wykrywaniu materiału genetycznego mikroorganizmów obecnych w wodzie, przede wszystkim DNA lub RNA. Kluczową rolę odgrywa reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR), która umożliwia selektywne namnażanie określonych fragmentów DNA i ich dalszą analizę. Dzięki tym metodom możliwe jest dokładne badanie jakości wody pod kątem obecności patogenów oraz bakterii wskaźnikowych.
Do najczęściej stosowanych technik należą:
- klasyczna reakcja PCR,
- ilościowa reakcja PCR w czasie rzeczywistym (qPCR),
- sekwencjonowanie DNA (w tym sekwencjonowanie nowej generacji – NGS),
- analiza metagenomiczna,
- techniki hybrydyzacji kwasów nukleinowych,
- amplifikacja izotermiczna (np. LAMP).
Główne zastosowania technik molekularnych w monitoringu wód
Techniki molekularne umożliwiają szybkie i dokładne badanie jakości wody pitnej, powierzchniowej i gruntowej. Pozwalają wykrywać mikroorganizmy chorobotwórcze i wskaźnikowe, takie jak Escherichia coli, Salmonella czy Legionella, a także wirusy i inne drobnoustroje. Metody molekularne pozwalają na analizę całych społeczności mikroorganizmów, czyli tzw. mikrobiomu wód, co daje pełniejszy obraz stanu środowiska wodnego.
Są również wykorzystywane w monitorowaniu sieci wodociągowych oraz w ocenie skuteczności procesów uzdatniania. Dzięki nim możliwe jest śledzenie źródeł zanieczyszczeń mikrobiologicznych oraz wykrywanie drobnoustrojów trudnych lub niemożliwych do hodowli metodami klasycznymi. Badanie jakości wody z wykorzystaniem metod molekularnych pozwala także na szybkie reagowanie w sytuacjach kryzysowych, np. przy wykryciu skażeń wody pitnej lub w sieciach przemysłowych. Pozwala to na wdrożenie działań naprawczych i minimalizację ryzyka dla zdrowia publicznego.
Zalety i ograniczenia metod molekularnych w praktyce
Metody molekularne mają liczne zalety, ale także pewne ograniczenia.
Najważniejsze zalety metod:
- wysoka czułość i specyficzność,
- krótki czas analizy,
- możliwość wykrywania wielu mikroorganizmów jednocześnie,
- brak konieczności prowadzenia hodowli,
- wysoka powtarzalność wyników.
Główne ograniczenia metod:
- wykrywanie DNA martwych mikroorganizmów,
- wysokie koszty aparatury i odczynników,
- ryzyko zanieczyszczenia próbek,
- trudności w interpretacji wyników,
- ograniczona dostępność w rutynowych laboratoriach.
Podsumowanie
Techniki molekularne znacząco poszerzają możliwości badania jakości wody, oferując szybkie, czułe i precyzyjne narzędzia diagnostyczne.. Jednocześnie pełne wykorzystanie ich potencjału wymaga dalszego rozwoju metod, standaryzacji procedur oraz obniżenia kosztów. W praktyce najlepsze rezultaty osiąga się poprzez łączenie technik molekularnych z klasycznymi metodami mikrobiologicznymi.
Aleksandra Jabłońska, ekspertka branży Industries & Environment w SGS Polska
Literatura:
- Aw, T. G., & Rose, J. B. (2012). Detection of pathogens in water: From phylochips to qPCR to pyrosequencing. Current Opinion in Biotechnology, 23(3), 422–430.
- Girones, R., Ferrús, M. A., Alonso, J. L., Rodriguez-Manzano, J., Calgua, B., de Abreu Corrêa, A., Bofill-Mas, S. (2010). Molecular detection of pathogens in water — The pros and cons of molecular techniques. Water Research, 44(15), 4325–4339.
- Łoś, A., Kadhim, M. J., & Olszewski, K. (2016). LAMP – izotermiczna metoda amplifikacji DNA. Medycyna Weterynaryjna, 72(1), 22–27.




