Мутация для биоремедиации
Растения-мутанты высасывают тротиловые токсины из почвы
Маргарита Паймакова, «Вести»
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. (Похоже, переводчик напутал: в статье в Science написано, что исследователи с помощью секвенирования геномов нашли растения с природными мутациями в этом гене – ВМ.) 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.
Токсин приводит к различным заболеваниям, включая дисфункцию печени и рак. Он вреден для всех видов животных, но при этом он может 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 растений Нил Брюс (Neil Bruce) из Йоркского университета в Великобритании. – Но сегодня мы работаем над решением этого вопроса, ключ к которому лежит в растениях» (см. пресс-релиз Fighting explosives pollution with plants).
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 блокирует его в своих клеточных стенках. Обычные растения также способны какое-то время забирать токсин из почвы, но очень доза яда становится разрушительной. Генетически модифицированному растению с мутацией в гене MDHAR6 помогают его длинные корни и густые листья.
Резуховидки – родственники горчицы. Свои эксперименты учёные начали с того, что высадили множество этих растений на почве, заражённой тротилом.
«Мы выявили одну разновидность, которая продемонстрировала значительную устойчивость к токсинам, – объясняет Брюс. – Мы уже знали генетическую последовательность растения и смогли точно определить ген, кодирующий фермент, который даёт возможность растительной клетке генерировать энергию».
В левых горшках – обычные растения арабидопсиса, в правых – с мутациями в гене монодегидроаскорбатредуктазы.
Вверху – обычная почва, внизу – загрязненная продуктами взрыва ТНТ.
Снимок из статьи в Science – ВМ.
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 просто игнорировать TNT, так что растение просто сохраняет токсин в своих клеточных стенках. Эта генетическая мутация периодически проявляется у всех видов различных растений, так что, по сути, 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 (Johnston et al., Monodehydroascorbate reductase mediates TNT toxicity in plants) была опубликована журналом Science.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
07.09.2015