Растения-мутанты высасывают тротиловые токсины из почвы

Исследователи научили резуховидку очищать почву от тротила
(фото Aaron Burden/U.S. Navy).


Тринитротолуол, или тротил (TNT), – взрывоопасное химическое вещество, часто используемое в промышленных и военных целях. Его детонация — это не просто взрыв, а ряд опасных последствий: 2% несгораемых веществ, содержащихся в нём, могут вызвать серьёзные проблемы со здоровьем у людей и животных, а также отравить почву.

Чтобы на месте взрыва снова начала расти трава, требуется очистить её с помощью экскаваторов. Недавно учёные выяснили, как выращивать некоторые генетически модифицированные сорняки, которые могут вытянуть тротиловые загрязнения из почвы. Такой подход при практическом применении окажется гораздо дешевле традиционного.

В мире TNT загрязняет огромные территории, но люди, как правило, даже не догадываются об этом: военные в различных странах тестируют взрывчатые вещества на основе тротила на своих полигонах, а в большинстве регионов токсины в почве сохраняются ещё со времён давних военных конфликтов.

Токсины приводят к различным заболеваниям, включая дисфункцию печени и рак. Токсины вредны для всех видов животных, но при этом они могут связываться с почвенными микробами и таким образом "путешествовать" по почве.

"Мы вынуждены рекомендовать военным задуматься о снижении использования загрязняющих веществ в своих испытаниях, — комментирует генетик Нил Брюс (Neil Bruce) из Йоркского университета в Великобритании. – Но сегодня мы работаем над решением этого вопроса, ключ к которому лежит в растениях".

Вот уже более десяти лет Брюс занимается разведением растений для рекультивации почвы. Он создал генетически модифицированную разновидность резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), сорного растения, которое забирает TNT из почвы и сохраняет его в своих клеточных стенках. Обычные растения также способны какое-то время забирать токсин из почвы, но очень быстро доза "принятого" яда становится разрушительной. Генетически модифицированному растению с мутацией в гене MDHAR6 помогают его длинные корни и большое количество листьев.

Резуховидки – родственники горчицы. Свои эксперименты учёные начали с того, что высадили множество этих растений на почве, заражённой тротилом.

"Мы выявили один род, который продемонстрировал значительную устойчивость к токсинам, — объясняет Брюс. — Мы уже знали последовательность генов растения и смогли точно определить ген, кодирующий фермент, который даёт возможность растительной клетке генерировать энергию".

Растения, как и миллионы других многоклеточных форм жизни, обладают митохондриями. Когда эти маленькие клеточные органеллы сталкиваются с TNT, они пытаются трансформировать его во что-то, от чего растение сможет питаться. Но отсутствие кислорода превращает молекулу TNT в более реактивную форму, в результате чего токсин обретает летучее состояние.

Брюс и его коллеги определили ген, который заставляет митохондрии игнорировать TNT, так что растение просто сохраняет токсин в своих клеточных стенках. Эта генетическая мутация периодически проявляется у всех видов различных растений, так что они могут быть полезными для очищения почвы.

В своих работах исследователи использовали традиционные методы селекции, а не генетической модификации. К тому же наполненные токсином резуховидки, по всей видимости, даже не опасны для травоядных, так как те не могут их переварить.

Научная статья о проделанной работе была опубликована журналом Science.

Сегодня