گیاهانی که «سم» می‌خورند و اکسیژن پس می‌دهند!

 یکی از نوآورانه‌ترین کاربردهای گیاهان مهندسی‌شده، پاک‌سازی مکان‌های آلوده است. پژوهشگرانی مانند شارون داتی، زیست‌شناس گیاهی دانشگاه واشنگتن، گیاهانی را توسعه داده‌اند که می‌توانند آلاینده‌های خطرناک را از محیط حذف کنند. هدف، مقابله با مناطق مناطق به‌شدت آلوده به مواد شیمیایی خطرناک با استفاده از توانایی طبیعی گیاهان در جذب آلاینده‌ها از طریق ریشه‌هاست.

فرایند «فیتورمیدیشن» یا استفاده از گیاهان برای حذف سموم از خاک و آب مفهومی قدیمی است، اما روش‌های سنتی سرعت کمی داشته‌اند. برای حل این مشکل، دانشمندان به سراغ مهندسی ژنتیک رفته‌اند تا توانایی طبیعی گیاهان در پاک‌سازی آلاینده‌ها را تقویت کنند. به عنوان مثال، گونه‌های مهندسی‌شده درخت پاپلار می‌توانند مواد شیمیایی مضر مانند تری‌کلرواتیلن  که یک آلاینده رایج در آب‌های زیرزمینی است را تا ۹۱ درصد و در زمان بسیار کوتاه‌تر از گیاهان عادی حذف کنند.

این گیاهان علاوه بر تری‌کلرواتیلن، توانایی پاک‌سازی آلاینده‌های دیگری مانند بنزن و وینیل کلراید  که مواد سرطان‌زا در پلاستیک‌ها هستند، را نیز دارند. این پیشرفت‌ها، رویکردی نویدبخش برای کاهش اثرات مضر صنعتی و پاک‌سازی زمین‌های آلوده ارائه می‌کنند.

علاوه بر آلاینده‌های شیمیایی، دانشمندان در زمینه پاک‌سازی بقایای انفجاری مانند RDX نیز پیشرفت کرده‌اند؛ موادی که معمولا در مناطق نظامی و آلوده یافت می‌شوند. RDX سمی است و به‌سختی در محیط تجزیه می‌شود و خطرات طولانی‌مدت برای انسان و حیات وحش دارد.

پژوهشگرانی مانند نیل بروس از دانشگاه یورک، گیاهانی مانند تاله کرس را مهندسی کرده‌اند تا RDX را سریع و ایمن تجزیه کنند. این گیاهان ماده شیمیایی خطرناک را به ترکیبات غیرسمی مانند نیتریت تبدیل می‌کنند و می‌توانند از آن به عنوان منبع نیتروژن استفاده کنند. توسعه این گیاهان، راه‌حل دوستدار محیط زیست و مؤثری برای آلودگی گسترده ناشی از مواد منفجره فراهم می‌کند.

تقویت جذب کربن برای مبارزه با تغییرات اقلیمی

در مبارزه با تغییرات اقلیمی، گیاهان مهندسی‌شده نقش مهمی ایفا می‌کنند. کشاورزی مسئول بیش از یک‌سوم انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی است و پژوهشگران در تلاشند تا محصولات کشاورزی را به ابزارهای قدرتمند جذب دی‌اکسیدکربن از جو تبدیل کنند.

با بهبود فرآیند فتوسنتز یعنی تبدیل دی‌اکسیدکربن به اکسیژن، دانشمندان محصولاتی توسعه داده‌اند که می‌توانند بسیار بیشتر از گیاهان طبیعی، دی‌اکسیدکربن جذب کنند.

به عنوان مثال، پروژه Realizing Increased Photosynthetic Efficiency  می‌خواهد فتوسنتز را تا ۴۰ درصد بهینه کند. این کار باعث می‌شود محصولات کربن بیشتری ذخیره کنند و میزان کربن دی‌اکسید در جو کاهش یابد. همچنین پژوهشگران مؤسسه سالک در حال مهندسی ریشه‌های گیاهان هستند تا عمیق‌تر، قوی‌تر و مقاوم‌تر به تجزیه شوند و کربن در خاک به‌طور امن ذخیره شود.

علاوه بر اصلاح گیاهان، علاقه به بهینه‌سازی تعامل گیاه-میکروب‌های خاک نیز افزایش یافته است. گیاهان به‌طور طبیعی مولکول‌های مفید را با میکروب‌های خاک مبادله می‌کنند و مهندسی ژنتیک می‌تواند این رابطه را تقویت کند تا کربن مدت طولانی‌تری در خاک محبوس شود.

حفاظت از اکوسیستم‌ها با محصولات مهندسی‌شده

علاوه بر زمین‌های کشاورزی، اکوسیستم‌های طبیعی مانند جنگل‌ها، مراتع و محیط‌های دریایی نیز نقش مهمی در جذب کربن دارند. بازسازی جنگل‌ها و حفاظت از اکوسیستم‌های آبی مانند تالاب‌های شور و علفزارهای دریایی برای کاهش تغییرات اقلیمی حیاتی هستند.

خصوصا مراتع، فرصت‌هایی برای ذخیره کربن ارائه می‌دهند؛ برخلاف جنگل‌ها، بیشتر کربن آن‌ها در زیرزمین ذخیره می‌شود و کمتر در معرض خشکسالی و آتش‌سوزی است. با استفاده از محصولات مهندسی‌شده ژنتیکی در این مناطق می‌توان توانایی جذب و نگهداری کربن را افزایش داد.

استفاده ایمن و مؤثر

با وجود پتانسیل بالای گیاهان مهندسی‌شده، استفاده از آن‌ها باید با احتیاط صورت گیرد. پژوهشگران متعهد هستند که این گیاهان آسیبی به اکوسیستم‌ها وارد نکنند و ژن‌های آن‌ها به گیاهان وحشی منتقل نشود. به عنوان مثال، پاپلارهای اصلاح‌شده در محیط‌های کنترل‌شده مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

در ایالات متحده، قوانین فعلی اجازه تحقیقات و آزمایش‌های کنترل‌شده را می‌دهند، اما استفاده تجاری هنوز محدود است. این موضوع منجر به بحث درباره مزایا و خطرات استفاده از موجودات دستکاری‌شده ژنتیکی (GMO) در محیط زیست شده است.

با این حال، پژوهشگران خوش‌بین هستند که با قوانین دقیق و تحقیقات مداوم، گیاهان مهندسی‌شده می‌توانند نقش کلیدی در مبارزه با آلودگی و تغییرات اقلیمی ایفا کنند.

گیاهان مهندسی‌شده ژنتیکی به سرعت به ابزارهای قدرتمند برای مقابله با آلودگی و تغییرات اقلیمی تبدیل می‌شوند. با بهبود توانایی گیاهان در جذب آلاینده‌ها، تجزیه مواد سمی و ذخیره کربن، این گیاهان راه‌حلی پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای کاهش تخریب محیط زیست ارائه می‌دهند. با این حال، تنظیم دقیق قوانین و تحقیقات مداوم برای استفاده ایمن و مؤثر از این فناوری‌ها ضروری است.

با پیشرفت علم، گیاهان مهندسی‌شده ژنتیکی ممکن است به نقش کلیدی در بازسازی اکوسیستم‌ها و کاهش تأثیر فعالیت‌های انسانی بر زمین دست یابند.

منبع: ایسنا