2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
CHAPEL HILL – A burgonyaföldek talajában tenyésző baktériumban lévő enzim képes a másodperc törtrésze alatt lebontani a burgonyán lévő férgek elpusztítására használt gyakori, erőteljes peszticid maradványait – állapították meg a kutatók.
Ez drága lehet a gazdálkodóknak, de szerencsés a környezet szempontjából, mert a Chapel Hill-i Észak-Karolinai Egyetem tudósai most felfedezték, hogy ha ez a bizonyos enzim nem lenne ott, 10 000 évbe telne, hogy csak a fele az lebontására széles körben használt peszticid. A vegyszer pedig a burgonyaföldek talajában maradna, ahol most óriási mennyiségben használják, szennyezve a talajvizet, és veszélyt jelentene az emberek és az állatok egészségére.
A szokatlan felfedezésről szóló jelentés online jelenik meg a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban, hétfőn (október 24.). A szerzők Christopher M. Horvat, az UNC kémia szakos tagja a Spruce Pine-ből, aki azt tervezi, hogy orvos lesz, és Dr. Richard V. Wolfenden, az UNC Orvostudományi Iskola biokémia és biofizika kiemelkedő professzora.
"A peszticid felezési ideje több nagyságrenddel hosszabb, mint más ismert környezetszennyező anyagok felezési ideje a vízben" - mondta Wolfenden. "Az atrazin, az aziridin, a paraoxon és az 1,2-diklór-etán felezési ideje például 5 hónap, 52 óra, 13 hónap és 72 év."
Ezzel szemben a burgonya növényvédőszer-maradékának klór-akrilát felezési ideje – 10 000 év – megegyezik az atomerőművekben előállított veszélyes izotóp, a plutónium-239 felezési idejével – mondta.
A Pseudomonas pavonaceae baktérium abban a talajban fejlődött ki, amelyben az 1,3-diklór-propén nevű burgonya-peszticidet használják, és egyedüli szén- és energiaforrásként növekedhet rajta - mondta a tudós. A peszticid lebontásáért felelős enzim a vegyszer 1946-os, burgonyaföldeken való első használata óta fejlődhetett ki. A mezőgazdasági termék általános elnevezése Shell D-D és Telone II.
"Fennáll annak a lehetősége is, amelyet erősnek tartok, hogy ez a meglepő enzim már létezhetett a baktériumokban, és egy másik, eddig azonosítatlan reakciót katalizál, amelyre ezeknek a baktériumoknak szükségük van a normál anyagcseréhez" - mondta Wolfenden.. "Az enzim látszólag új katalitikus aktivitása egy olyan enzim szerencsés mellékreakciója lehet, amely úgy fejlődött ki, hogy valamilyen, még azonosítatlan természetes anyagra fejtsen ki hatást."
A Horvat a munkát Wolfenden laboratóriumában végezte úgy, hogy elemezte, mi történt a növényvédőszer-maradékkal különböző hőmérsékleteken, majd az eredményeket szobahőmérsékletre extrapolálta, hogy megtudja, mennyi ideig tartana a növényvédőszer, ha a baktériumok nem emésztődnek. egy szempillantás.
"Egyszerűen elképesztő volt, hogy ez az enzim olyan gyorsan le tud rontani valamit, ha egyébként több ezer évbe telne" - mondta Horvat. "Ez valóban egy szép kép arról, hogy az evolúció és a természetes szelekció mire képes."
Bár nehéz megjósolni, a munka a későbbiekben hatással lehet az enzimeket tervező emberekre – mondta. Az enzimek reakciókban való felhasználása nagymértékben csökkentheti számos kémiai folyamat költségét.
Ha a Shell D-D növényvédő szerrel korábban soha nem érintkezett területeken találjuk meg az enzimet a baktériumokban, az azt bizonyítaná, hogy az enzim nem fejlődött az elmúlt 50 évben, mondta Wolfenden.
"Az is figyelemre méltó és váratlan, hogy az „új” enzimet, a CaaD-t tartalmazó baktériumokban van egy másik enzim, a tautomeráz, amelynek szerkezete hasonló a CaaD szerkezetéhez, és egy olyan reakciót katalizál. részt vesz a hagyományos anyagcserében” – mondta. "Tehát úgy gondolják, hogy a tautomeráznak és a CaaD-nek közös evolúciós eredete lehet. A meglepetés az, hogy az „új” enzim jobban katalizálja ezt az új reakciót, mint a „régi” enzim katalizálja ezt a hagyományos reakciót."
Ha az enzim csak az elmúlt 50 évben jelent volna meg, az rendkívüli példája lenne a „munkában lévő evolúció fenséges kezének” – mondta Wolfenden.
Az is meglehetősen szokatlan, hogy egy egyetemista publikál egy tanulmányt egy olyan tekintélyes tudományos folyóiratban, mint a Proceedings of the National Academy of Sciences. Ez a siker részben az UNC folyamatos erőfeszítéseit tükrözi, hogy egyetemi hallgatókat bevonjon az élvonalbeli kutatásba. A National Institutes of He alth támogatta a tanulmányt.
