Новое комнатное растение может очистить воздух вашего дома

Всем нам хочется, чтобы воздух в наших домах был как можно более чистым, и иногда мы используем воздушные фильтры HEPA, чтобы защитить наше жилище от вредных аллергенов и частиц пыли.

Но некоторые потенциально опасные соединения слишком малы, чтобы отсеяться этими фильтрами. Небольшие молекулы, такие как хлороформ, который присутствует в незначительных количествах в хлорированной воде, или бензол, который является компонентом бензина, накапливаются в наших квартирах, когда мы принимаем душ или кипятим воду, или если мы содержим автомобиль или газонокосилку в прилежащих к дому гаражах. Воздействие как бензола, так и хлороформа ученые связывают с риском возникновения рака.

Сегодня ученые из Вашингтонского университета генетически модифицировали обычное комнатное растение – эпипремнум золотистый – так, чтобы оно удаляло хлороформ и бензол из воздуха вокруг него. Модифицированные растения экспрессируют белок, называемый 2E1, который превращает эти соединения в молекулы, которые растения затем могут использовать для поддержания своего собственного роста. Команда исследователей опубликовала результаты своей работы в конце декабря в журнале «Наука и технология окружающей среды».

«Людям ничего особо не рассказывали об этих опасных органических соединениях в домах, и я думаю, что это происходило потому, что мы ничего не могли с этими веществами поделать, – говорит в интервью главный автор исследования Стюарт Стрэнд, профессор-исследователь из отдела гражданской и природоохранной инженерии Вашингтонского университета. – Теперь мы селекционировали комнатные растения, способные удалить эти загрязнители».

Команда решила использовать белок под названием цитохром P450 2E1 (или 2E1 для краткости), который присутствует у всех млекопитающих, включая людей. В нашем организме 2E1 превращает бензол в химическое вещество, называемое фенолом, а хлороформ – в углекислый газ и хлорид-ионы. Но 2E1 находится в нашей печени и включается в работу, только когда мы пьем алкоголь. Поэтому мы не можем помочь себе нейтрализовать загрязнители в окружающем нас воздухе.

«Мы решили, что эта реакция должна происходить вне человеческого организма на растении, что является примером концепции «зеленой печени», – говорит Стрэнд. – А 2E1 также может приносить пользу и растению. Растения используют углекислый газ и хлорид-ионы для питания, а фенол – для создания компонентов своих клеточных стенок».

Исследователи создали  синтетическую версию гена, которая служит для изготовления кроличьей формы 2E1. Затем они внедрили ген в эпипремнум золотистый, чтобы каждая клетка растения экспрессировала белок. Эпипремнум золотистый не цветет в умеренном климате, поэтому генетически модифицированные растения не смогут распространять свой генофонд посредством пыльцы.

«Весь этот процесс занял более двух лет», – рассказывает ведущий автор исследования Лонг Чжан, научный сотрудник отдела гражданской и природоохранной инженерии Вашингтонского университета. – Это длительное время по сравнению с селекцией других лабораторных растений, которая может занять всего несколько месяцев. Но мы хотели изменить именно эпипремнум золотистый, потому что это устойчивое комнатное растение, которое хорошо растет при любых условиях».

После завершения селекции исследователи проверили, насколько хорошо их новые модифицированные растения могут удалять загрязняющие вещества из воздуха по сравнению с обычным эпипремнумом золотистым. Они поместили оба типа растений в стеклянные емкости, а затем добавили в каждую емкость бензол или хлороформ (газ). В течение 11 дней команда наблюдала, как в каждой емкости изменялась концентрация каждого из загрязняющих веществ.

В емкости с немодифицированными растениями концентрация любого из газов не изменялась с течением времени. Но для модифицированных растений концентрация хлороформа снизилась на 82 процента через три дня, и к шестому дню газ уже практически не обнаруживался. Концентрация бензола также уменьшалась в пробирках с модифицированными растениями, но медленнее: к восьмому дню концентрация бензола упала примерно на 75 процентов.

Чтобы выявить указанные колебания в уровнях концентрации загрязнителей, исследователи использовали гораздо более высокие концентрации вредных веществ, чем те, в которых они обычно содержатся в домах. Но команда ученых ожидает, что «домашние» уровни будут убывать аналогичным образом, если не быстрее, в том же временном промежутке.

Стрэнд говорит, что домашние растения также должны находиться внутри огороженного места и что-то, наподобии вентилятора, должно нагнетать воздух, чтобы он проходил через их листья.

«Если у вас в доме находится растение, которое вы посадили в углу комнаты, оно будет очищать воздух в этой комнате, – объясняет он. – Но без воздушного потока молекула на другом конце дома может долго добираться до растения».

В настоящее время команда работает над расширением возможностей эпипремнума, добавляя в его генотип белок, который может расщеплять другую опасную молекулу, присутствующую в домашнем воздухе – формальдегид, который находится в некоторых изделиях из древесины, таких как пол-ламинат и шкафы из ДСП, а также в табачном дыме.

«Все это стабильные соединения, поэтому от них действительно трудно избавиться, – говорит Стрэнд. –  Если бы не белки, которые способны разрушить эти молекулы, нам пришлось бы применять высокоэнергетические процессы для такой деструкции. Намного проще и стабильнее собрать все эти белки вместе в одном комнатном растении».

Соавтором исследования также является известный специалист по исследованиям в области гражданской и природоохранной инженерии Райан Роутсонг. Закончившееся исследование финансировалось Национальным научным фондом Amazon Catalyst Вашингтонского университета и Национальным институтом по изучению санитарного состояния окружающей среды (США).