Целый ряд широко используемых в сельском хозяйстве пестицидов и удобрений способен вызывать окислительный стресс, повреждение ДНК, а также увеличение частоты мутаций у почвенных бактерий даже при минимальных концентрациях. К такому выводу в ходе исследований пришли ученые Южного федерального университета (ЮФУ), сообщает ТАСС.
Для оценки экотоксичности исследователи применили передовые методы биотестирования. Роль чувствительных «детекторов» в технологии выполняли специально созданные штаммы бактерий.
Геномодифицированные клетки (E. coli) начинают светиться в ответ на конкретный тип стресса, что позволяет точно определить реакцию микроорганизмов на препарат.
Иван Сазыкин - профессор ЮФУ
Ученые проверили три коммерческих пестицида и два удобрения, которые традиционно считаются безопасными для агроценозов. Однако биосенсоры нового поколения, реагирующие на появление свободных радикалов, разрывы в ДНК и процессы алкилирования, показали иную картину.
Самый сильный токсический эффект продемонстрировал один из распространенных инсектицидов. Он оказывал выраженное влияние на генетическую стабильность бактерий и в разы увеличивал частоту мутаций, а в малых дозах стимулировал образование биопленок, указывая на стрессовую реакцию микробов.
Фунгицид и гербицид, принимавшие участие в исследовании, также вызывали окислительный стресс и повреждение ДНК. Более того, они подавляли формирование бактериальных биопленок – ключевой структуры, обеспечивающей устойчивость и функциональность почвенной микробиоты. По словам ученых, нарушение этого механизма способно снижать долговременное плодородие почв.
Особое внимание было уделено удобрениям: препарат на основе гуминовых кислот при высоких концентрациях проявил мутагенный потенциал, тогда как гумат калия, наоборот, оказывал защитное действие – снижал частоту мутаций и поддерживал развитие биопленок.
Результаты исследования свидетельствуют о необходимости пересмотреть подходы к экологическому контролю агрохимикатов: сейчас оценка их опасности сосредоточена в основном на растениях и животных, в то время как состояние почвенной микробиоты остается вне нормативного внимания.
Наше исследование подчеркивает необходимость комплексного эколого-токсикологического скрининга всех применяемых препаратов. Современные биосенсоры позволяют в десятки раз точнее определять пороговые концентрации и реальные риски для почвенной микробиоты.
Иван Сазыкин - профессор ЮФУ
В дальнейшем ученые планируют расширить число тестируемых веществ, а также подготовить рекомендации по более безопасному использованию агрохимикатов с целью сохранения почвенного биоразнообразия.