Кадмий, свинец, никель, хром — эти вещества годами накапливаются в почве, попадают в растения, а оттуда — в пищу и в организм человека. Экологи давно ищут способы справиться с этой угрозой. Но, как часто бывает, природа уже всё придумала сама. В новом исследовании ученые Южного федерального университета выявили адаптационные механизмы пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare L.), позволяющие ей выживать в условиях полиметаллического загрязнения, сохраняя высокую продуктивность биомассы.
Обыкновенная пижма — те самые жёлтые пуговки на высоких стеблях, знакомые каждому, — оказалась на удивление стойким цветком. Учёные Академии биологии и медицины Д.И. Ивановского (АБиМ) ЮФУ выяснили, что она не просто выживает на загрязнённой земле, но иразрабатывает сложную многоуровневую систему защиты. Посвященное этому явлению исследование, поддержанное Российским научным фондом (проект РНФ № 22-77-10097-П), опубликовано в авторитетном международном журнале Plants, который входит в первый квартиль (Q1), то есть в высшую лигу мировой науки.
«Что делает пижму исключительной, так это её стратегия избирательного накопления», — пояснил Иршад Ахмад, PhD, заведующий лаборатории «Экологический мониторинг почв». «На загрязнённых почвах мы наблюдали, накопление металлов в растениях в связи с увеличением содержания подвижных соединений этих металлов в ризосфере — почве, находящейся под непосредственным влиянием корней растений».
Пижма ведёт себя как опытный экономист: оно снижает расходы на одни защитные механизмы (полифенолы) и одновременно усиливает другие (ферменты). Это похоже на перенастройку всех систем организма, чтобы смягчить токсическое воздействие.
Самое удивительное открытие ждало учёных под электронным микроскопом. Даже когда видны серьёзные повреждения — например, деформированные хлоропласты, те самые зелёные «солнечные батареи» растений, — пижма продолжает активно расти и набирать зелёную массу. Как подчёркивается в исследовании, в побегах растения резко возросла активность ключевых антиоксидантных ферментов: супероксиддисмутазы, гваяколпероксидазы, каталазы. Повысилось содержание глутатиона — важнейшего неферментативного антиоксиданта. При этом растение сознательно перенаправляет ресурсы от фенольных соединений к ферментативным механизмам детоксикации. И даже несмотря на серьёзные ультраструктурные повреждения, Tanacetum vulgare сохраняет высокую продуктивность биомассы.
Простыми словами: пижма продолжает цвести и набирать зелёную массу даже тогда, когда её внутренние клетки изранены. Она не просто выживает — она процветает на загрязненной почве.
Это исследование важно не только с точки зрения фундаментальной науки. Понимание защитных механизмов пижмы может помочь в будущем создавать сельскохозяйственные культуры, устойчивые к загрязнению, или использовать само растение для очистки почв — методом, который называется фиторемедиация.
«Исследования, которые мы ведём в рамках проекта РНФ, имеют ключевое значение и для развития нашего стратегического технологического проекта «Технологии биоинженерии почв». Это одно из трёх ключевых направлений ЮФУ по программе «Приоритет-2030». Понимание того, как растения справляются с токсичным стрессом, позволяет нам в будущем управлять здоровьем почв и создавать устойчивые агроэкосистемы», — отмечает профессор Татьяна Минкина, заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов АБиМ ЮФУ, руководитель СТП ЮФУ «Приоритет-2030».
Большая часть людей, которая когда-либо видела или слышала о пижме, считает, что это обыкновенный сорняк. Однако в этом исследовании растение раскрывается как потенциальное лекарство — не только для человека, но и для самой природы. Возможно, за внешней скромностью пижмы с её жёлтыми пуговками скрывается знание, которое однажды поможет нам восстанавливать почвы, нуждающиеся в помощи.