Учёные Вашингтонского университета (University of Washington) в Сиэтле (штат Вашингтон) и Университета Йорка (University of York) в Великобритании создали новые трансгенные виды трав, способные нейтрализовать и перерабатывать гексоген — токсичное соединение, которое широко используется при производстве взрывчатки ещё со времён Второй мировой войны. Эти растения смогут очистить миллионы акров земли на военных полигонах от ядовитых веществ. Результаты работы опубликованы в Plant Biotechnology Journal.
Генные инженеры встроили в геном двух видов растений — проса прутьевидного (Panicum virgatum) и полевицы белой (Agrostis stolonifera) — два гена бактерии, которая питается взрывчатым веществом и перерабатывает его в безобидные для окружающей среды соединения. В ходе экспериментов полученные линии удаляли из модельной почвы весь гексоген в течение двух недель, при этом ни в листьях, ни в стеблях токсичного вещества не оставалось.
«Травы можно посадить на полигонах, где они будут расти сами по себе, практически не требуя ухода, — говорит ведущий автор исследования, профессор Стюарт Странд (Stuart Strand). — Когда боеприпасы попадут в район цели, и токсичное вещество окажется в почве, корни поглотят гексоген и переработают его до того, как он попадёт в грунтовые воды». Гексоген — это органическое соединение, которое служит основой для многих взрывчатых веществ. Он может долго сохраняться в окружающей среде в виде неразорвавшихся снарядов. В больших дозах этот ядовитый химикат вызывает судорожные припадки и повреждения внутренних органов. В отличие от других взрывчатых веществ, которые связываются с почвой и остаются в ней, гексоген более подвижен и может попасть в грунтовые воды, а с ними перенестись за пределы полигонов, заводов и полей сражений. Дикие травы тоже удаляют взрывчатое вещество из почвы, но плохо разлагают его. Когда растения умирают, токсичное соединение вновь попадает в окружающую среду.
В ходе предыдущих исследований члены научной группы Нил Брюс (Neil Bruce) и Лиз Райлотт (Elizabeth Rylott) выделили специальные ферменты из бактерий Rhodococcus rhodochrous, которые питаются содержащимся в гексогене азотом. В процессе переваривания микроорганизмы разлагают токсичное вещество на безобидные для природы составляющие. Сами бактерии — неподходящее средство очистки, потому что им нужны и другие источники пищи, которые не всегда встречаются на военных полигонах. Поэтому Брюс и Райлотт встроили бактериальные гены в модельные растительные организмы. Эксперименты показали, что ГМ-трава удаляла гексоген из почвы гораздо эффективнее, чем её дикие собратья.
Учёные Вашингтонского университета на протяжении восьми лет работали над тем, чтобы встроить эти гены видам, которые вынесут все тяготы военного полигона. Им нужны были многолетние растения с крепкой корневой системой, которой снаряды нипочём. Всем этим требованиям удовлетворяли травы, но изменить их методами генной инженерии не так просто. Исследователям пришлось встроить в геном растений промоторы — участки ДНК, которые отвечают за уровень экспрессии генов. От промотора зависит, насколько часто будет запускаться синтез матричной РНК, а значит и выработка определённого белка. Эксперименты всё-таки оказались успешными, к тому же у новых ГМ-видов обнаружились неожиданные преимущества: поскольку эти растения используют гексоген как источник азота, они растут быстрее, чем дикие сородичи.
Теперь учёные намерены провести полевые испытания новой травы на военных полигонах. Если они пройдут успешно, исследователям нужно будет убедиться, что ГМ-растения не представляют угрозы для диких видов и получить одобрение от Министерства сельского хозяйства.
Гексоген применяют для изготовления детонаторов, снаряжения, боеприпасов и для взрывных работ в промышленности, как правило, в смеси с другими веществами. Также может использоваться как компонент в твёрдотопливных ракетных двигателях.
