Медный клевер

Медь известна человеку еще с доисторических времен. Безусловно, мы никогда не узнаем, кто же был тот наш далекий предок, в голову которого пришла мысль использовать этот металл в хозяйственных целях. Сейчас же без этого металла жить было бы скучно, грустно, темно, душно и вероятно не было бы интернета. Широкое применение медь находит в электротехнике, при производстве теплообменников и систем кондиционирования, по медным трубам текут различные газы и жидкости. Сложно найти механизм, в котором не было бы хоть чуточку меди.

В России медь издавна добывают на Урале, первые найденные медные изделия датированы IV-III тысячелетиями до н.э. При Петре I выплавка меди из уральских руд была поставлена на промышленные рельсы, а всего на Урале существовало 219 металлургических заводов. Конечно, большая часть из них уже давно закрыта, но на сегодняшний день на Урале можно насчитать порядка 11 медных заводов, которые производят до 43% всей меди в нашей стране. Естественно, такие производства являются серьезной нагрузкой на экологию, к примеру, город Карабаш Челябинской области уже давно называют районом экологического бедствия. Для очистки почв от загрязнений ученые Института естественных наук и математики Уральского федерального университета (УрФУ, г. Екатеринбург) предложили использовать метод ФИТОРЕМЕДИАЦИИ, т.е. очистки сточных вод, атмосферного воздуха и почв с помощью растений. Изучение этого метода ведется на кафедре экспериментальной биологии и биотехнологий под руководством доцента Ирины Киселёвой с 2012 года.

Город Карабаш Челябинской области

На начальном этапе исследования ученые УрФУ озаботились идеей вывести растения, которые были бы устойчивы к повышенному содержанию меди в почве. Для экспериментов был выбран клевер ползучий (Trifolium repens L.). При помощи клеточной селекции ученые планируют вывести растения-гипераккумуляторы, способные накапливать в своем организме тяжелые металлы в очень большой концентрации – в два-три раза превышающей нормальные значения. Однако, использование растений для очистки почв натолкнулось на серьезное препятствие. После того, как растение накопит в себе критическую концентрацию загрязняющих веществ, рост растения замедляется, листья погибают, а затем отмирает и корневая система.

«Клетки растений тотипотентны, то есть любая клетка может дать начало целому организму, — это свойство позволяет нам использовать метод клеточной селекции, — поясняет доцент кафедры Александр Ермошин. — Мы берём чашку Петри с питательной средой, добавляем в неё клеточную массу клевера и ионы меди. В подобных условиях выживают только клетки, устойчивые к этому тяжёлому металлу. За год мы получаем до двенадцати поколений клеток, каждое последующее из которых способно выдержать всё более высокую концентрацию токсичного элемента. При этом клеточная масса, содержащаяся в чашке Петри, может дать начало такому количеству растений, что они могли бы покрыть огромное поле до горизонта. Если вместо клеточной селекции мы бы использовали классическую, наше исследование затянулось бы на несколько десятилетий, и, конечно, его было бы невозможно выполнить в лаборатории».

Результаты работы впечатляют. Ученым уже удалось вырастить побег клевера, устойчивый к 200 мкмолям меди, обычное растение при такой концентрации умерло бы за несколько дней. Но пока этот «аккумулятор» меди может расти только в специальной питательной среде и в асептических условиях. В планах ученых – начать выращивать такой клевер методом горшечной культуры. Планируется постепенно добавлять в почву ионы меди и проводить анализ количества «впитанной» меди растением. Ученым хотелось бы создать такой клевер, который был бы способен поглощать медь из любого субстрата, будь то почва или отвалы рудников и шахт. Среди перспективных исследований – вопрос о том, можно ли такие гипер-аккумуляторы сжигать и применять в металлургии для вторичного извлечения металлов.

Безусловно, высадка такого клевера на загрязненные земли славного города Карабаш улучшило бы экологическую обстановку в регионе. Но хочется верить, что до массового высаживания растения ученые изучат один немаловажный момент – а что насекомые, которые будут питаться пыльцой такого клевера? Как бы не получилось – одно лечим, другое калечим…