Нам нравится, чтобы воздух в наших домах был как можно более чистым, и иногда мы используем воздушные фильтры HEPA, чтобы держать в страхе аллергены и частицы пыли.
Но некоторые опасные соединения слишком малы, чтобы улавливаться этими фильтрами. Небольшие молекулы, такие как хлороформ, который присутствует в небольших количествах в хлорированной воде, или бензол, который является компонентом бензина, накапливаются в наших домах, когда мы принимаем душ или кипятим воду, или когда мы храним автомобили или газонокосилки в пристроенных гаражах. Воздействие бензола и хлороформа было связано с раком.
Теперь исследователи из Вашингтонского университета генетически модифицировали обычное комнатное растение - плющ потос - для удаления хлороформа и бензола из окружающего его воздуха. Модифицированные растения экспрессируют белок, называемый 2E1, который превращает эти соединения в молекулы, которые затем растения могут использовать для поддержки собственного роста. Команда опубликует свои выводы в среду, 19 декабря, в журнале Environmental Science & Technology..
«Люди на самом деле не говорили об этих опасных органических соединениях в домах, и я думаю, это потому, что мы ничего не могли с ними поделать», - сказал старший автор Стюарт Стрэнд, профессор-исследователь в Университете Вашингтона. отдел гражданской и экологической инженерии. «Теперь мы разработали комнатные растения, которые удаляют эти загрязняющие вещества для нас».
Команда решила использовать белок под названием цитохром P450 2E1, или сокращенно 2E1, который присутствует у всех млекопитающих, включая человека. В нашем организме 2E1 превращает бензол в химическое вещество, называемое фенолом, а хлороформ - в углекислый газ и ионы хлора. Но 2Е1 находится в нашей печени и включается, когда мы пьем алкоголь. Таким образом, он не может помочь нам обрабатывать загрязняющие вещества в нашем воздухе.
«Мы решили, что эта реакция должна происходить вне организма в растении, что является примером концепции «зеленой печени», - сказал Стрэнд. «И 2E1 может быть полезен и для растений. Растения используют углекислый газ и ионы хлорида для производства пищи, а фенол - для создания компонентов клеточных стенок».
Исследователи создали синтетическую версию гена, который служит в качестве инструкции для создания кроличьей формы 2E1. Затем они ввели его в плющ потос, чтобы каждая клетка растения экспрессировала белок. Плющ потос не цветет в умеренном климате, поэтому генетически модифицированные растения не смогут распространяться через пыльцу.
«Весь этот процесс занял более двух лет», - сказал ведущий автор Лонг Чжан, научный сотрудник отдела гражданского и экологического строительства.«Это долгий срок по сравнению с другими лабораторными растениями, который может занять всего несколько месяцев. Но мы хотели сделать это с потосом, потому что это крепкое комнатное растение, которое хорошо растет в любых условиях».
Затем исследователи проверили, насколько хорошо их модифицированные растения могут удалять загрязняющие вещества из воздуха по сравнению с обычным плющом. Они поместили оба типа растений в стеклянные пробирки, а затем добавили в каждую пробирку газообразный бензол или хлороформ. В течение 11 дней команда отслеживала изменение концентрации каждого загрязняющего вещества в каждой пробирке.
Для немодифицированных растений концентрация обоих газов не менялась с течением времени. Но у модифицированных растений концентрация хлороформа снизилась на 82 процента через три дня, а к шестому дню его практически не было видно. Концентрация бензола также снижалась в флаконах с модифицированными растениями, но медленнее: к восьмому дню концентрация бензола снизилась примерно на 75 процентов.
Чтобы обнаружить эти изменения в уровнях загрязнителей, исследователи использовали гораздо более высокие концентрации загрязняющих веществ, чем обычно обнаруживаются в домах. Но команда ожидает, что домашние уровни будут падать так же, если не быстрее, за тот же период времени.
Растения в доме также должны находиться внутри ограждения с чем-то, чтобы воздух проходил мимо их листьев, например вентилятором, сказал Стрэнд.
«Если у вас есть растение, растущее в углу комнаты, оно будет иметь какой-то эффект в этой комнате», - сказал он. «Но без воздушного потока молекуле на другом конце дома потребуется много времени, чтобы достичь растения».
В настоящее время команда работает над расширением возможностей растений путем добавления белка, который может разрушить другую опасную молекулу, обнаруженную в домашнем воздухе: формальдегид, который присутствует в некоторых изделиях из дерева, таких как ламинат и шкафы, и табачный дым.
«Это все стабильные соединения, поэтому от них очень трудно избавиться», - сказал Стрэнд. «Без белков для расщепления этих молекул нам пришлось бы использовать для этого высокоэнергетические процессы. Гораздо проще и устойчивее собрать все эти белки вместе в комнатном растении."
Технический специалист по инженерным исследованиям в области гражданского и экологического строительства Райан Раутсонг также является соавтором. Это исследование финансировалось Национальным научным фондом, Amazon Catalyst в Университете Вашингтона и Национальным институтом наук об окружающей среде и гигиене.