New Mining T ec hnology Spring 2014 11 g ra t in g t h em in t o t h eir m et a b o li sm w hi le n eu t ra lizin g t o xici t y W hi le b io r em e di a t io n h a s b e en a r o un d f o r y e a r s w e a r e s t i l l le a r nin g h o w t h es e t o xindig es t in g micr o b es w o r k h o w t o b es t exp lo i t t h eir uniq ue c a p a b i li t ies a n d h o w t o o p t imize t h em t o w o r k b et t er in c h a l len g in g en v ir o nm en ts Dr S u s a n B a ld w in a p r o f es s o r in t h e U ni v er si t y o f B r i t i s h C o l u m b i a s C h e m i c a l a n d B io log ic a l En g in e er in g D ep a r t m en t i s h e l p in g m o v e t h e s cien ce t o wa r d s a p p lic a t io n m a k in g b io r em e di a t io n a m o r e e co n o mic a l a n d acces si b le o p t io n b y a p p l y in g g en o mics Th e r e a l b en ef i t o f a p p l y in g g en o mics t o b io r em e di a t io n lies in t h e un der s t a n d in g w e ga in o n h o w co m p lex micr o b i a l co mm uni t ies li v in g t og et h er in min e wa s t e wa t er f un c t io n a n d m o r e im p o r t a n t l y w h a t m a k es t h em f lo ur i s h I n o r der f o r t h es e micr o b es t o f un c t io n ef f e c t i v e l y i t i s im p era t i v e w e k n o w w h a t s o r t o f en v i r o nm en t b es t f os t er s t h emt h e t yp e o f n u t r ien ts f o o d s o ur ces a n d co n di t io n s t h a t m aximize t h e g r o wt h a n d f un c t io n o f t h e m os t desira b le g r o u p o f micr o b es Dr B a ld w in a n d h er t e a m a r e w o r k in g t o di s co v er micr o b es w i t h p a r t ic u l a r a b i li t ies t o t r e a t a w ide va r iet y o f wa s t e s t r e a m s a n d t o t h en de v e lo p b io r e ac t o r s in w hic h t o g r o w a n d u s e t h es e micr o b es M icr o b es li v e in di v er s e en v ir o nm en ts in c l udin g t h os e t h a t a r e ext r em e w i t h t o xic m et a l s s t r o n g acid s s u lf ur o u s co m p o un d s a n d o t h er c h emic a l s Dr B a ld w in lo o ks f o r micr o b es t hr i v in g in t h es e h a r s h en v ir o n m en ts a n d t ra n sf o r m s min er e l a t e d t o xic co m p o un d s in t o m o r e b enig n f o r m s H er ef f o r ts a r e a l s o dir e c t e d t o wa r d r ep lic a t in g co n di t io n s f o r o p t im um p er f o r m a n ce in f u l ls c a le b io r e ac t o r s a t min e si t es M a n y min e si t es c a n b e co m e lo n g t er m s o ur ces o f en v ir o nm en t a l co n cer n f o r li a b le co m p a nies a n d g o v er nm en ts F o r exa m p le m o r e t h a n 6000 a b a n do n e d min es h a v e b e en iden t if ie d in On t a r io a lo n e a n d o t h er p r o v in ces face simi l a r c h a l len g es B io r em e di a t io n o r t h e h a r n es sin g o f n a t ura l co mm uni t ies o f micr o b es t o c le a n u p a p o l l u t e d si t e c a n b e a cos tef f e c t i v e s o l u t io n t o mi t iga t in g en v ir o nm en t a l ef f e c ts a t s o m e o f t h es e si t es H o w e v er i t i s n o t y et co m p let e l y c le a r w h y b io r em e di a t io n i s s ucces sf u l in s o m e c a s es b u t fa i l s in o t h er s P r o v idin g a m o r e t h o r o ug h un der s t a n din g o f w h a t micr o b es c a n do i s a n o t h er exa m p le f o r t h e p o w er o f g en o micsb a s e d t e c hn o lo g ies a n d a n o t h er in s t a n ce w h er e s cien ce h e l ps t o p u t s a f et y f ir s t TOXICOGENOMICS I n a n o t h er a p p lic a t io n o mics t e c hn o lo g ies w hic h in c l ude g en o mics a s w e l l a s p r o t e o mics a n d m et a b o lo mics inf o r m a t io n o n a l l p r o t ein s a n d m et a b o li t es in a n o r ga ni sm a r e p l a y in g a n im p o r t a n t r o le in a n a l yzin g t h e t o xici t y o f min e wa t er d i s c h a r g e E n v i r o n m e n t a l c o n t a m i n a n t s a r e a s a f et y co n cer n n o t o n l y f o r t h eir dir e c t im p ac t o n t h e e cosys t em b u t a l s o f o r lo n g er t er m a n d fa r r e ac hin g ef f e c ts E xp os ur e t o m et a l s s uc h a s co p p er zin c a n d c admi um c a n c a u s e sig nif ic a n t ad v er s e ef f e c ts s o t h er e i s a n e e d f o r r e le va n t a n d p r e ci s e p r e dic t o r s o f b io log ic a l o u t co m e D et e c t io n a n d iden t if ic a t io n o f a p o t en t i a l p o l l u t a n t i s t h e f ir s t s t ep in a s s es sin g t o xici t y b u t i t i s in n o wa y a p r e dic t o r o f b io log ic a l o u t co m e C ur r en t f i s h er i es m a n a g em en t p rac t ic es exp o s e aq u a t ic s p e cies t o co n t a min a n ts in l a b o ra t o r ies a n d a s s es s t o xici t y b a s e d o n de a t h o r s ur v i va l o f t h e exp os e d s p e cies T o xicog en o mics de co des m o le c u l a r le v e l exp r es sio n o f t o xici t y in a n o r ga ni sm a n d p r o v ides b io m a r k er s t h a t p r e dic t t o xic r es p o n s e o r s u s cep t i b i li t y t o i t Dr G ra h a m va n A g g e len H e ad o f t h e En v ir o nm en t a l T o xico log y L a b o ra t o r y a t En v ir o nm en t C a n ad a s P acif ic En v ir o nm en t a l S cien ce C en t r e i s de v e lo p in g t o xicog en o mics c a p aci t ies a n d exp er t i s e H e s e es t h e u l t i m a t e a p p lic a t io n in n o nlet h a l t es t in g o f s en t in e l s p e cies s uc h a s Sa lm o nid s a n d A m p hi b i a n s f o r a co m b in a t io n o f t o xin s a n d un der va r io u s exp os ur e le v e l s I n co l l a b o ra t io n w i t h U ni v er si t y o f V i c t o r i a a n d t h e B C M i n i s t r y o f En v ir o nm en t va n A g g e len p u b li s h e d r es e a r c h l a s t y e a r in A q u a t ic T o xico log y t h a t des cr i b e d t h e f e a si b i li t y o f n o nlet h a l s a m p lin g o f f i s h f in f o r t h e det er min a t io n o f p o t en t i a l l y h a r mf u l ef f e c ts o f a w ide ra n g e o f en v ir o nm en t a l co n t a min a n ts u sin g o mics t o o l s O t h er inn o va t io n s a t t h e En v ir o nm en t a l T o xico log y L a b o ra t o r y in c l ude a n a l ysi s o f g en e a n d p r o t ein ac t i v i t y t o det er min e w h et h er t h e wa t er s a m p le m e ets s t a n d a r d q u a li t y d a t a b a s e in dic a t o r limi ts p r o v id in g a p o t en t i a l n e w t o o l f o r r egu l a t o r s a n d c o n s u l t a n t s V a n A g g e l e n s w o r k a l s o o f f er s in sig h t in t o t h e le v e l o f im p ac t min e de v e lo p m en t in a hig h l y min era lize d g e o log ic a l a r e a c a n m a k e o n r esiden t p o p u l a t io n s U sin g g en o mics i t i s p os si b le t o t rac k a n d m o de l t h e ef f e c ts o f in cr e a s e d r e le a s e o f m et a l s in t o a n a t ura l l y im p ac t e d en v ir o nm en t THE FUTURE OF OMICS MINING Omics a r e p r o v idin g p r o mi sin g t o o l s a n d t h er e i s a sig nif ic a n t p o t en t i a l f o r in d u s t r y w ide a p p lic a t io n s G en o m e B r i t i s h C o l um b i a a n o np r o f i t r es e a r c h o r ga niza t io n t h a t in v es ts in a n d m a n a g es l a r g es c a le g en o mics p r o j e c ts i s in v es t in g in r es e a r c h t h a t a im s t o p r o v ide r e le va n t a n d p rac t ic a l s o l u t io n s t o en du s er o p era t io n s t o c a t a l yze a p p lic a t io n s A p p lie d g en o mics r es e a r c h co n d uc t e d in B C w i l l n o t o n l y p r o v ide b en ef i ts t o t h e p r o v in ce b u t i s exp e c t e d t o b e t a k en u p b y co m p a nies acr os s C a n ad a a n d a r o un d t h e w o r ld NMT F or mor e information visit Genome BC on the web www genomebc camining T ailing ponds have long been an environmental concern in many parts of the country