«Царица полей» против мышьяка

Л.Н. Стрельникова
pic_2024_05_31.jpg
Иллюстрация Петра Перевезенцева

Попалась мне научная статья про кукурузу. И пока читала ее, все время улыбалась, потому что невольно вспоминала гениальный бессмертный фильм Элема Климова 1964 года «Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен». Помните, в нем фигурирует «царица полей» кукуруза? Это такая сатирические реплика на известную кукурузную кампанию — попытку массового внедрения кукурузы в сельском хозяйстве Советского Союза в 1950–1960-х годах по инициативе первого секретаря ЦК КПСС Никиты Хрущёва.

Однако сатира сатирой, но у кукурузы как кормовой культуры действительно есть масса достоинств. И вот недавно ученые обнаружили еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.

Есть такая мировая проблема — отравление грунтовых вод мышьяком. Недавно ученые составили первую в мире карту грунтовых вод, отравленных этим ядом. Оказывается, что зоны с высокой природной концентрацией мышьяка в грунтовых водах есть на всех континентах.

Где-то эта проблема стоит острее — например, в южных регионах Канады, Калифорнии, севера Аргентины, Намибии и Казахстана, а также во многих регионах Китая и Монголии. А где-то она минимальна и малозаметна, как, например, в России и странах Европы.

Однако грунтовые воды с повышенной концентрацией мышьяка встречаются во всех государствах мира. И в общей сложности под угрозой хронического отравления мышьяком сейчас находится до 220 млн жителей Земли.

Но если загрязнены грунтовые воды, то мышьяк неизбежно оказывается в почвах и влияет на жизнь ее обитателей. Например, в таких почвах гибнут дождевые черви. Да и растения себя плохо чувствуют, что неизбежно сказывается на их урожайности. А она, разумеется, падает. У зерновых и сахарной свеклы — на треть, у бобовых и картофеля — почти вдвое.

Дело в том, что мышьяк по химическим свойствам близок к фосфору — оба элемента находятся в одной группе в таблице Менделеева. Фосфор — желанный гость для растений, для него все двери открыты, потому что это важное питательное вещество. Для его всасывания у растения предусмотрены специальные транспортные каналы в корнях. Этими же каналами пользуется и мышьяк, прикидываясь фосфором. Такой троянский конь. В результате все больше и больше яда попадает в пищевую цепь. А это уже опасность для животных и человека.

И вот тут на авансцену выходит кукуруза, «царица полей». Недавно ученые выяснили, что она вырабатывает вещества под названием «бензоксазиноиды». Они мешают кукурузе всасывать мышьяк из почвы. Более того, попадая в почву, эти вещества обездвиживают мышьяк и не дают ему пролезать в растения.

Разумеется, эта гипотеза была доказана с помощью прямых научных экспериментов. Ученые выращивали кукурузу на почвах с высоким содержанием мышьяка и без него. Причем это были два вида кукурузы — обычная и генетически модифицированная, которая из-за генетического дефекта не могла вырабатывать спасительные бензоксазиноиды.

Результат был однозначным. На почве, содержащей мышьяк, лучше росла кукуруза, продуцирующая бензоксазиноиды. Она же накапливала значительно меньше мышьяка в своей биомассе, чем кукуруза, не выделяющая противоядие. Когда же исследователи добавляли эти вещества в почву, содержащую мышьяк, мутантные растения также были защищены от токсичности мышьяка (PNAS).

Похоже, бензоксазиноиды связывают мышьяк по рукам и ногам и не дают ему всасываться через корень. Какие химические процессы стоят за этим — еще предстоит выяснить. Вероятнее всего, эти вещества образуют громоздкие комплексы с мышьяком, не влезающие ни в какие каналы растений.

Тут вывод напрашивается сам собой. На тех почвах, которые по воле природы загрязнены мышьяком, надо выращивать сорта растений, выделяющие больше бензоксазиноидов. Причем их можно получить с помощью селекции или генетической модификации. Ну и, конечно, кукурузу надо привлекать к восстановление почв, техногенно загрязненных мышьяком. Если где и должны найти применение кукурузные таланты, так это точно в фиторемедиации почв.

Разные разности
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...