ΦΥΤΑ ΑΛΛΑΖΟΥΝ ΧΡΩΜΑ ΕΝΤΟΠΙΖΟΝΤΑΣ ΤΗ ΡΥΠΑΝΣΗ, ΝΕΑ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ

Σε μια συναρπαστική μελέτη που φαίνεται κατευθείαν από επιστημονική φαντασία, ερευνητές στο UC Riverside κατασκεύασαν ένα οικιακό φυτό που σηματοδοτεί τη μόλυνση κάνοντας ένα ζωηρό κόκκινο παντζάρι παρουσία ορισμένων τοξικών χημικών ουσιών.

Αυτή η καινοτομία, με επικεφαλής μια ομάδα επιστημόνων που αναζητούν μια πιο διαδραστική μορφή περιβαλλοντικής παρακολούθησης, θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο εντοπίζουμε μη ασφαλείς ουσίες στο περιβάλλον μας.

Το έργο πρωτοστάτησε από τον αναπληρωτή καθηγητή χημικής και περιβαλλοντικής μηχανικής Ian Wheeldon και περιλάμβανε μια λεπτή πράξη εξισορρόπησης. Η ομάδα χρειάστηκε να δημιουργήσει ένα φυτό ικανό να εντοπίζει συγκεκριμένες περιβαλλοντικές τοξίνες χωρίς να παρεμποδίζει τις φυσικές διαδικασίες ανάπτυξης ή τους μηχανισμούς επιβίωσής του.

«Στόχος μας ήταν να ενσωματώσουμε έναν αισθητήρα που να αποκρίνεται χωρίς να διαταράσσονται οι εγγενείς λειτουργίες του εργοστασίου», εξήγησε ο Wheeldon. «Προηγούμενες προσεγγίσεις συχνά παρενέβαιναν σε ζωτικές διαδικασίες όπως ο φωτοτροπισμός ή η διατήρηση του νερού κατά τη διάρκεια του στρες. Η τεχνική μας διατηρεί αυτές τις βασικές λειτουργίες ανέπαφες.»

Ο μηχανισμός πίσω από την απάντηση

Κεντρική θέση σε αυτό το κατόρθωμα ήταν ο χειρισμός μιας βιολογικής οδού που περιλαμβάνει το αψισικό οξύ (ABA), μια φυτική ορμόνη που προσαρμόζει τη συμπεριφορά των φυτών σε στρεσογόνα σενάρια όπως η ξηρασία. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, τα φυτά συνθέτουν ΑΒΑ. Αυτό το οξύ στη συνέχεια δεσμεύεται σε συγκεκριμένες πρωτεΐνες υποδοχέα, ξεκινώντας μια απόκριση επιβίωσης από τα φυτά - κλείνοντας τα στομάχια τους για να αποτραπεί η απώλεια νερού, για παράδειγμα.

Η ανακάλυψη ήρθε όταν ανακάλυψαν ότι αυτοί οι υποδοχείς ABA θα μπορούσαν να ανασχεδιαστούν για να αναγνωρίζουν άλλες χημικές ουσίες πέρα από το ABA. Για λόγους επίδειξης, επέλεξαν το azinphos-ethyl, ένα φυτοφάρμακο γνωστό για την τοξικότητά του και τη συνακόλουθη απαγόρευση σε πολλές δικαιοδοσίες.

«Ο επαναπρογραμματισμός των υποδοχέων ABA ήταν ζωτικής σημασίας. Ουσιαστικά διδάξαμε το φυτό να ανταποκρίνεται σε έναν ρύπο με ένα οπτικό σήμα», δήλωσε ο Sean Cutler, καθηγητής UCR Βιολογίας φυτικών κυττάρων. «Φανταστείτε ένα χωράφι με φυτά να γίνεται ξαφνικά κόκκινο, επισημαίνοντας την παρουσία μιας επιβλαβούς ουσίας. Οι επιπτώσεις για την περιβαλλοντική παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο είναι βαθιές».

Τα φυτά μπορούν να κάνουν περισσότερα από τον εντοπισμό χημικών ουσιών

Το όραμα της ομάδας εκτείνεται πολύ πέρα από τα φυτοφάρμακα. Στοχεύουν στη δημιουργία ζωντανών αισθητήρων ικανών να ανιχνεύουν ένα φάσμα ουσιών. Αυτά θα περιλαμβάνουν φαρμακευτικά προϊόντα που έχουν βρει τον δρόμο τους στα αποθέματα νερού.

«Η τρέχουσα επιτυχία μας είναι μόνο η αρχή. Εξερευνούμε τις δυνατότητες του εργοστασίου να ανιχνεύσει μια σειρά από χημικές ουσίες», σημείωσε ο Cutler. «Οι ανησυχίες αυξάνονται για τους ρύπους όπως τα υπολείμματα φαρμάκων στο νερό μας. Η έρευνά μας είναι ένα άλμα προς την αποτελεσματική αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων».

Ωστόσο, η τεχνολογία είναι ακόμη στα σπάργανα και δεν είναι χωρίς προκλήσεις. Η φιλοδοξία για την κατασκευή φυτών που μπορούν να ανιχνεύσουν πολλές ουσίες ταυτόχρονα, για παράδειγμα, δεν έχει ακόμη πραγματοποιηθεί. Η ομάδα κατάφερε αυτό το κατόρθωμα στη μαγιά, δείχνοντας τις δυνατότητές της. Ωστόσο, η αναπαραγωγή αυτού στα φυτά απαιτεί πιο σύνθετες βιοτεχνολογικές εξελίξεις.

Ρυθμιστικά εμπόδια και μελλοντικές εφαρμογές

Παρά την υπόσχεσή της, αυτή η βοτανική καινοτομία δεν θα εμφανιστεί σε εμπορικές εφαρμογές σύντομα. Η ρυθμιστική έγκριση για τέτοιους γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς είναι μια χρονοβόρα και πολύπλοκη διαδικασία, διασφαλίζοντας ότι είναι ασφαλείς για μεγαλύτερα οικοσυστήματα.

Επιπλέον, πρέπει να αντιμετωπιστούν πρακτικά ζητήματα προτού αυτά τα φυτά-φρουρά μπορούν να αποτελέσουν μέρος των καθημερινών μηχανισμών περιβαλλοντικής υγείας ή άμυνας. Αυτά περιλαμβάνουν την κατανόηση των αποκρίσεων των φυτών υπό διαφορετικές συνθήκες και τη διασφάλιση ότι μπορούν να αναπτυχθούν αποτελεσματικά σε ποικίλα περιβάλλοντα.

Ενώ μπορεί να περάσουν χρόνια πριν αυτά τα φυτά με κόκκινο συναγερμό γίνουν μέρος των οικιακών κήπων ή των κοινοτικών χώρων μας, η μελέτη σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στη σφαίρα της περιβαλλοντικής επιστήμης και της βιομηχανικής.

Με περαιτέρω έρευνα και τελειοποίηση, τα φυτά φρουρού προσφέρουν μια οπτικά εντυπωσιακή, άμεση μέθοδο για τον εντοπισμό των κινδύνων στο περιβάλλον μας. Σύντομα θα συμβάλουν σημαντικά σε πρωτοβουλίες δημόσιας υγείας και ασφάλειας παγκοσμίως.

Καθώς η επιστήμη συνεχίζει να γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ του φυσικού και του τεχνολογικού κόσμου, δεν είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ένα μέλλον όπου οι δικοί μας κήποι θα συμβάλλουν σε έναν υγιέστερο, ασφαλέστερο πλανήτη για όλους.

Η πλήρης μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Chemical Biology.

πηγή: Earth.com