Рис является основным продуктом питания во многих регионах мира, однако иногда он содержит уровни мышьяка, опасные для нашего здоровья. Междисциплинарная группа исследователей из Байройтского университета обнаружила, что существуют соединения мышьяка, оказывающие токсическое воздействие на растения, которые ранее не рассматривались в связи с химическими анализами риса и предполагаемыми рисками для здоровья человека. Исследование касается тиоарсенатов, соединений, состоящих из мышьяка и серы, которые могут присутствовать на рисовых полях чаще, чем предполагалось ранее. Ученые опубликовали свои выводы в журнале Environmental Science and Technology.
Увеличение концентрации на рисовых полях?
Тиоарсенаты можно найти в поверхностных, грунтовых и донных водах с высоким содержанием сульфидов. Сульфид представляет собой восстановленную форму сульфата; он спонтанно реагирует с мышьяком и может образовывать тиоарсенаты. Рисовые поля создают благоприятные условия для этих процессов. «Рис обычно выращивают на затопляемых полях. Возникающий в результате недостаток кислорода в почве может привести к превращению сульфата в сульфид. связаны в форме тиоарсенатов», - объяснила профессор д-р Бритта Планер-Фридрих, профессор геохимии окружающей среды в Университете Байройта. «Дальнейшие исследования, чтобы пролить больше света на распространение тиоарсенатов, теперь еще более актуальны, поскольку мы впервые смогли показать, что тиоарсенаты могут поглощаться растениями и вредны для них."
Вредность для биологических модельных организмов
Эксперименты в Байройте, в которых также приняли участие несколько докторантов, были сосредоточены на кресс-салате (Arabidopsis thaliana), обычном растении в Европе и Азии, которое оказалось полезным модельным организмом в биологических исследованиях. Вместе с физиологом растений профессором доктором Стефаном Клеменсом различные мутанты кресс-салата были протестированы в лаборатории, чтобы увидеть, как они реагируют на тиоарсенаты, добавленные к их питательному раствору. Результаты были очевидны: растения поглощают соединения мышьяка и серы, и их рост заметно ограничивается. Чем больше мышьяка попадает в растение таким образом, тем сильнее усыхают его корни.
Токсичен и для человека?
После этих тревожных открытий мы планируем исследовать влияние тиоарсенатов на различные виды риса в течение следующих нескольких месяцев. В настоящее время мы еще недостаточно понимаем, является ли рис и в какой степени растения поглощают мышьяк, связанный с серой, и насколько это неблагоприятно влияет на их обменные процессы. Прежде всего, неясно, попадают ли тиоарсенаты в рисовые зерна», - пояснил профессор Клеменс. Он добавил: «В Байройтском университете у нас есть все исследовательские технологии, необходимые для проведения этих экспериментов. Если выяснится, что тиоарсенаты поглощаются корнями растений риса и в неизмененном виде попадают в зерна риса, то потребуются дальнейшие исследования. В частности, нам необходимо выяснить, являются ли тиоарсенаты токсичными для людей, которые потребляют пищу, содержащую рис, в течение длительного периода времени. Более того: в дополнение к ранее известным формам мышьяка, тиоарсенаты должны учитываться в будущем при выращивании растений риса, которые накапливают меньше мышьяка в своих зернах. Это цель, которую в настоящее время преследуют многочисленные исследовательские группы по всему миру».
«Не только ЕС, в котором с 2016 года введено ограничение на содержание мышьяка в рисе, но прежде всего страны Азии и Африки, где годовое потребление риса может значительно превышать 100 кг на человека, должны следить за исследованиями в области риса. внимательно следить за внесением поправок в свои правила безопасности пищевых продуктов. Следы мышьяка также обнаруживаются в питьевой воде и других видах пищи. Эти следовые количества могут составлять суточную дозу, представляющую риск для здоровья, который нельзя недооценивать», - сказал профессор Планер-Фридрих.
Несколько лет назад Планер-Фридрих обнаружил, что тиоарсенаты могут играть более важную роль в балансе мышьяка на Земле, чем считалось ранее. Отправной точкой стало исследование на горячих источниках в Йеллоустонском национальном парке. Здесь было обнаружено, что более 80% мышьяка из горячих источников связано в виде тиоарсенатов. В последующие годы было показано, что тиоарсенаты могут встречаться в почве и грунтовых водах в менее экстремальных условиях. В зависимости от содержания сульфидов они могут даже составлять более четверти всего мышьяка. Эти результаты послужили стимулом для дальнейших экспериментов по распространению таких соединений мышьяка - в Университете Байройта такие исследования будут сосредоточены на рисе, который является основным продуктом питания.