Растения могут неожиданным образом загрязнять воздух, которым мы дышим / Статья

Мы годами восхищались растениями за их способность очищать воздух и бороться с загрязнением окружающей среды. Однако наши зеленые союзники могут неожиданным образом способствовать ухудшению качества воздуха. Защищаясь от вредителей, они одновременно наносят вред экологии.

Загадка изопрена

Ученым давно известно, что растения выделяют природное химическое соединение — изопрен, но его истинное назначение оставалось загадкой. Хотя выдвигались гипотезы о его защитной функции, доказательств не было. Теперь же исследование, продолжавшееся почти четыре десятилетия и опубликованное в Science Advances, раскрыло роль изопрена как природного инсектицида, защищающего листья растений от насекомых.

Растения особенно активно производят изопрен в экстремальных условиях, например при тепловом стрессе. На его синтез они тратят до 2% накопленного углерода, что говорит о важности этого соединения. Чтобы доказать его ключевую роль, ученые из Мичиганского государственного университета провели лабораторные эксперименты.

Эксперимент с табаком

В тепличных испытаниях исследователи создали генетически модифицированные растения табака, выделяющие изопрен, и сравнили их с обычными. Оказалось, что прожорливые гусеницы Manduca sexta активно атаковали листья без изопрена, но избегали тех, что его выделяли.

«Защитой был не сам изопрен, а его воздействие на растение», — поясняет ведущий автор исследования Том Шарки.

Наблюдения в течение 10 дней показали, что растения реагировали на нашествие вредителей уже через два часа. Гусеницы, питавшиеся листьями с изопреном, отставали в росте, вероятно, из-за проблем с пищеварением, вызванных этим соединением.

Экологическая дилемма

Однако у этого природного механизма защиты есть обратная сторона. Изопрен — летучее органическое соединение (ЛОС), которое выделяют такие растения, как дубы и тополя. Это второй по распространенности углеводород на Земле после метана антропогенного происхождения. В атмосфере он взаимодействует с солнечным светом и оксидами азота, образуя приземный озон — вредный загрязнитель, связанный с респираторными заболеваниями и экологическими проблемами.

Теперь перед учеными встал сложный выбор: стоит ли выводить растения с повышенным выделением изопрена для защиты от вредителей и повышения продовольственной безопасности или, наоборот, ограничивать его производство сельскохозяйственными культурами ради чистоты воздуха?

«Должны ли мы добавлять изопрен в культурные растения для защиты от насекомых, мирясь с его влиянием на озон? Или нам следует генетически модифицировать растения, чтобы максимально подавить синтез изопрена и улучшить атмосферу?» — задается вопросом Шарки, подчеркивая дилемму будущего биоинженерии.

Исследование опубликовано в Science Advances, сообщает Michigan State University.