Чисто и зелено: мох, удаляющий свинец из воды

Исследователи из Центра устойчивых ресурсов RIKEN (CSRS) в Японии показали, что мох может стать экологичной альтернативой для очистки загрязнённой воды и почвы. Исследование, опубликованное в PLOS ONE, демонстрирует, что в частности мох Funaria hygrometrica переносит и поглощает впечатляющее количество свинца (Pb) из воды.

Загрязнение воды свинцом — серьёзная экологическая проблема. Традиционные способы удаления свинца и других тяжёлых металлов из воды требуют ископаемого топлива и огромного количества энергии. В качестве альтернативы фиторемедиация использует фотосинтезирующие организмы для очистки. Учёные начали поиск метода на основе фиторемедиации с изучения F. hygrometrica — мха, известного своей способностью расти на участках, загрязнённых медью, цинком и свинцом.

«Мы обнаружили, что мох может служить отличным поглотителем свинца на стадии протонемы», — говорит первый автор Мисао Итоуга. Эта ценная способность означает, что протонема мха, вероятно, станет исключительным очистителем сточных вод в горнодобывающей и химической промышленности.

Чтобы охарактеризовать способность мха поглощать металлы, команда приготовила растворы с различными концентрациями 15 разных металлов и подвергла их воздействию протонемы F. hygrometrica. После 22 часов воздействия масс-спектрометрический анализ показал, что клетки мха поглотили свинец в количестве до 74% от их сухого веса, что значительно выше, чем для любых других металлов.

Анализ показал, что внутри клеток протонемы более 85% свинца накопилось в клеточных стенках, с меньшими количествами в мембранах органелл и внутри хлоропластов, где происходит фотосинтез.

Сосредоточившись на клеточных стенках, команда обнаружила, что они поглощают свинец даже после удаления из живого мха. Это означает, что в клеточных стенках этого вида мха есть что-то особенное, что позволяет им процветать в средах, токсичных для других растений.

Анализ с помощью двумерной ядерной магнитной резонансной спектроскопии (2D-NMR) показал, что за поглощение свинца ответственна полигалактуроновая кислота в клеточных стенках. «Сравнив данные по F. hygrometrica с данными по наземным растениям и водорослям, мы обнаружили, что наличие полигалактуроновой кислоты в клеточной стенке — одна из характеристик, отличающих этот тип мха от других растений», — объясняет Итоуга.

Также было установлено, что клетки протонемы хорошо поглощают свинец при значениях pH от 3 до 9, что важно, поскольку кислотность загрязнённой металлами воды может варьироваться.

«Наши результаты показывают, что F. hygrometrica — полезный биоматериал для извлечения свинца из водных растворов, — говорит руководитель группы Хитоси Сакакибара. — Это будет способствовать достижению Целей устойчивого развития ООН, в частности цели «Жизнь на суше». В настоящее время мы изучаем возможности сотрудничества с компаниями, ориентированными на переработку».