Általában a szennyezett talajok megtisztítása eléggé költséges elfoglaltság, nyilván minden megoldás, ami csökkenti ezen megoldások árát, nagy segítség lenne a környezetvédelemnek. Az USÁban található több mint száz lőtér megtisztítása becslések szerint 16-160 milliárd dollárba kerülne. A mai cikk egy egészen különleges szennyezéssel foglalkozik, a lőtereken felhalmozódó robbanóanyagokéval. Eddig nekem fogalmam sem volt erről, de a cikk alapján a robbanóanyagok maradékai kifejezetten nehezen lebomló szennyező anyagként viselkednek a lőtereken, lőszergyárak környékén, illetve a lejárt szavatosságú lőszereket megsemmisítő üzemekben, a hexogén (RDX) és a TNT is károsítja a környezetet és ugye a dolog természetéből fakadóan, egy lőtéren minden esetleges kárelhárítást gátol a terület katonai felhasználása. Ez szép, de mi köze ennek a rekombináns DNS technológiához?
A mai cikkünk szerzői elég kézenfekvő megoldást találtak erre a problémára: fogtak két közönséges füvet egy Panicum virgatum és egy Agrostis stolonifera nevűt és három transzgént juttattak a genomjukba. Ugyanis a növények általában maguktól fölveszik a hexogént, de nagyon lassan bontják le, míg a TNT fölvételét eleve gátolja, hogy a növények számára erősen mérgező. Viszont ismert egy Rhodococcus rhodochrous nevű baktériumtörzs, amelyik a hexogént nitrogénforrásként is felhasználja (=eszi), ehhez két gén szükséges az xplA és xplB nevűek, illetve a róluk átíródó fehérjék. Egy Enterobacter cloacae nevű baktériumban pedig azonosítottak egy nfsl nevű gént, aminek a terméke a TNT bomlását katalizálja. Ezt a három gént tették be egy kazettába, amit be is juttattak a fentebb említett két fű genomjába.
Ezek után kézenfekvő módon kipróbálták, hogy a növénykék hogyan viselkednek hexogén és TNT jelenlétében. Az első ábrán az látható, hogy a folyadékkultúrában nevelt A. stolonifera növénykék táptalajában hogyan változott a hexogén mennyisége. Az N19 vonal már három nap után szignifikánsan több hexogént bonott el, mint a vad típusú fű, de a nyolcadik napra mindegyik (N5, N18, N19) több hexogént bontott el, mint a vad típusú növényke. Az ábra B oldalán az látható, hogy a tizenhatodik nap végére a növényi szövetek mennyi hexogént tartalmaztak: Mindhárom transzgénikus növény szöveteiben kevesebb hexogén maradt, mint a kontrollban, az N19 vonalban pedig ilyesmit ki se tudtak mutatni. Ez fontos részlet, ugyanis a vad típusú füvek egyharmad sebességgel fejlődtek a rekombinánsokhoz képest, a hexogén láthatóan nagy mértékben gátolta a növekedésüket, míg a rekombináns növénykék körülbelül a hexogénnel nem kezeltekhez hasonló sebességgel nőttek.
A második ábrán ugyanez a kísérlet látható, csak a P. virgatum fűvel. Ez a faj sokkal jobban működött, mint az előző, mindhárom vonal már a harmadik napra szignifikánsan több hexogént bontott le a táptalajban, mint a vad típusú és egyik szöveteiben sem maradt hexogén.
A TNT lebontásában már nem értek el ilyen jó eredményeket. Az A. stolonifera növénykék nagyobb gyökereket eresztettek TNT tartalmú táptalajban, láthatóan a transzgén megvédte őket a TNT mérgezéstől, de a P. virgatum növénykék esetén semmilyen különbsége sem láttak a kontrollhoz képest.
Ezek után kipróbálták, hogyan működnek ezek a növénykék valódi talajban. Cserepekbe ültették őket, majd a talajhoz hexogént adtak, amit végül háromszori átmosással távolítottak el, majd a folyadékból mérték be a robbanóanyag maradékát. A vad típusú P. virgatum növénykék alól elfolyó vízben még megmaradt a hexogén harmada és a növények levelében is fölhalmozódott, ám a GM-növénykék vizében nem találtak hexogént és a leveleikben is kevesebb maradt. Ez látható az utolsó ábrán.
Nyilván ez nem a végső megoldás a lőterek szennyezettségére, de láthatóan biztató kezdet. A füvek bioremediációs használatának számos előnye lenne: Egész évben takarják a területet, így csökkentik a talajeróziót, széles körben elterjedtek, sűrű, mélyre nyúló gyökereikkel nagy mennyiségű talajt elérnek. És amit a cikk szerzői nem nagyon hangsúlyoznak: Egy lőtér mégiscsak veszélyes terület, gondolom itt minden kármentesítést tűzszerészeti feltárásnak kellene megelőznie, ami ez esetben egy az egyben kihagyható, csak ki kell szórni egy helikopterről a fűmagot, érinteni sem kell a talajt. Ez a cikk is elég jól bemutatja, mi a GMOk igazán forradalmi jellege: Egész vegyipari ágazatokat lehetne velük átállítani napenergiára, egy csomó olyan folyamatot, amit jelenleg vegyi gyárakban végzünk, óriási energiaigénnyel, egyszerűen elvégeznének növények, miközben csendben fotoszintetizálnak.
(dolphin megj.: A fitoremediáció egy másik példájáról még tavaly írtunk, itt.)
Zhang, L., Routsong, R., Nguyen, Q., Rylott, E. L., Bruce, N. C., & Strand, S. E. (2016). Expression in grasses of multiple transgenes for degradation of munitions compounds on live fire training ranges. Plant biotechnology journal.