Исследователи из Центра исследования устойчивых ресурсов RIKEN (CSRS) в Японии продемонстрировали, что этот мох может быть зеленой альтернативой для обеззараживания загрязненной воды и почвы. Исследование, опубликованное в PLOS One, показывает, что, в частности, мох Funaria hygrometrica выдерживает и поглощает внушительное количество свинца (Pb) из воды.
Загрязненная свинцом вода представляет собой серьезную экологическую проблему, которая, как недавно выяснилось, может иметь катастрофические последствия, если ее не обрабатывать. Проблема усугубляется тем, что типичный способ удаления свинца или других тяжелых металлов из воды требует использования ископаемого топлива и огромного количества энергии. В качестве альтернативы этим типичным процессам фиторемедиация представляет собой метод, использующий фотосинтезирующие организмы для очистки почвы или воды от загрязнения. Исследователи CSRS начали поиск метода удаления на основе фиторемедиации, взглянув на F. hygrometrica, мох, который, как известно, хорошо растет на участках, загрязненных такими металлами, как медь, цинк и свинец.
«Мы обнаружили, что мох может функционировать как отличный абсорбент свинца, когда он находится на стадии развития 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 сначала приготовила растворы с различной концентрацией 15 различных металлов и подвергла их воздействию F. hygrometrica protonema. После 22 часов воздействия масс-спектрометрический анализ показал, что клетки мха поглотили до 74% свинца от своего сухого веса, что довольно много и намного выше, чем у любого другого металла.
Знание мест скопления свинца важно для понимания того, как это происходит, и для разработки наиболее эффективной фиторемедиации. Анализ показал, что в клетках протонемы мха более 85% свинца аккумулировалось в клеточных стенках, а меньшее количество было обнаружено в мембранах органелл и внутри хлоропластов, где происходит фотосинтез.
Сосредоточившись на клеточных стенках, команда обнаружила, что они поглощают свинец даже после того, как были удалены из живого мха. Это означает, что в клеточных стенках этого вида мха есть что-то особенное, что позволяет им процветать в среде, токсичной для других растений.
Анализ с помощью двумерного ядерного магнитного резонанса показал, что полигалактуроновая кислота в клеточных стенках ответственна за поглощение свинца. «Мы сравнили данные F. hygrometrica с данными по наземным растениям и водорослям, - объясняет Итоуга, - и обнаружили, что наличие полигалактуроновой кислоты в клеточной стенке является одной из характеристик, отличающих этот тип мха от других растений."
Затем они определили, что клетки протонемы хорошо поглощают свинец при значениях pH от 3 до 9, что важно, поскольку кислотность воды, загрязненной металлами, может варьироваться.
«Наши результаты показывают, что F. hygrometrica является полезным биоматериалом для извлечения свинца из водных растворов», - говорит руководитель группы Хитоши Сакакибара. «и будет способствовать достижению Целей устойчивого развития, установленных Организацией Объединенных Наций, в частности цели «Жизнь на суше». В настоящее время мы изучаем возможности для работы с компаниями, ориентированными на переработку отходов».