Den modificerede pothos-vedbend. (Kredit: Mark Stone/U. Washington)

Forskere har genetisk modificeret et almindeligt husplante - Pothos Ivy - for at fjerne kloroform og benzen fra luften omkring det.

Vi kan godt lide at holde luften i vores hjem så ren som muligt, og nogle gange bruger vi HEPA-luftfiltre til at holde stødende allergener og støvpartikler i skak. Men nogle farlige forbindelser er for små til, at disse filtre kan fange.

Små molekyler som chloroform, der er til stede i små mængder i kloreret vand, eller benzen, som er en komponent i benzin, opbygges i vores hjem, når vi bruser eller koger vand, eller når vi opbevarer biler eller plæneklippere i tilhørende garager. Både benzen og chloroform eksponering er blevet forbundet med kræft.

De modificerede planter udtrykker et protein, kaldet 2E1, der omdanner disse forbindelser til molekyler, som planterne derefter kan bruge til at understøtte deres egen vækst.

"Folk har ikke rigtig talt om disse farlige organiske forbindelser i hjemmene, og jeg tror, ​​det er fordi, vi ikke kunne gøre noget ved dem," siger seniorforfatter Stuart Strand, der er forskningsprofessor i civil- og miljøingeniørafdelingen ved University of Washington. "Nu har vi konstrueret stueplanter til at fjerne disse forurenende stoffer for os."

En 'grøn lever' uden for kroppen

Holdet besluttede at bruge et protein kaldet cytochrom P450 2E1, eller 2E1 for kort, som er til stede i alle pattedyr, inklusive mennesker. I vores kroppe omdanner 2E1 benzen til et kemikalie kaldet phenol og chloroform til kuldioxid og chloridioner. Men 2E1 er placeret i vores lever og er tændt, når vi drikker alkohol. Så det er ikke tilgængeligt til at hjælpe os med at behandle forurenende stoffer i vores luft.

"Vi besluttede, at denne reaktion skulle ske uden for kroppen i en plante, et eksempel på konceptet 'grøn lever'," siger Strand. "Og 2E1 kan også være gavnligt for planten. Planter bruger kuldioxid og chloridioner til at lave deres mad, og de bruger phenol til at hjælpe med at lave komponenter i deres cellevægge."

Forskerne lavede en syntetisk version af genet, der tjener som instruktioner til fremstilling af kaninformen af ​​2E1. Derefter introducerede de det i pothos efeu, så hver celle i planten udtrykte proteinet. Pothos vedbend blomstrer ikke i tempererede klimaer, så de genetisk modificerede planter vil ikke være i stand til at sprede sig via pollen.

"Hele denne proces tog mere end to år," siger hovedforfatter Long Zhang, en forsker i civil- og miljøingeniørafdelingen. "Det er lang tid sammenlignet med andre laboratorieanlæg, som måske kun tager et par måneder. Men vi ønskede at gøre dette i pothos, fordi det er en robust stueplante, der vokser godt under alle slags forhold."

Test løb

Forskerne testede derefter, hvor godt deres modificerede planter kunne fjerne forurenende stoffer fra luften sammenlignet med normal pothos-vedbend. De satte begge typer planter i glasrør og tilføjede derefter enten benzen eller chloroformgas i hvert rør. I løbet af 11 dage sporede holdet, hvordan koncentrationen af ​​hvert forurenende stof ændrede sig i hvert rør.

For de umodificerede anlæg ændrede koncentrationen af ​​begge gasser sig ikke over tid. Men for de modificerede planter faldt koncentrationen af ​​chloroform med 82 procent efter tre dage, og den var næsten uopdagelig på dag seks. Koncentrationen af ​​benzen faldt også i de modificerede plantehætteglas, men langsommere: På dag otte var benzenkoncentrationen faldet med omkring 75 procent.

For at opdage disse ændringer i forureningsniveauet brugte forskerne meget højere forureningskoncentrationer, end der typisk findes i hjemmene. Men holdet forventer, at hjemmeniveauerne vil falde på samme måde, hvis ikke hurtigere, inden for samme tidsramme.

Planter i hjemmet skulle også være inde i et indhegning med noget til at flytte luft forbi deres blade, som en ventilator, siger Strand.

"Hvis du havde en plante, der voksede i hjørnet af et rum, vil det have en vis effekt i det rum," siger han. "Men uden luftstrøm vil det tage lang tid for et molekyle i den anden ende af huset at nå planten."

Holdet arbejder i øjeblikket på at øge planternes kapacitet ved at tilføje et protein, der kan nedbryde et andet farligt molekyle, der findes i hjemmeluften: formaldehyd, som er til stede i nogle træprodukter, såsom laminatgulve og -skabe, og tobaksrøg.

Long Zhang putter en pothos-vedbendplante i et glasrør for at teste dens evne til at nedbryde benzen eller chloroform. (Kredit: Mark Stone/U. Washington)

"Det er alle stabile forbindelser, så det er virkelig svært at slippe af med dem," siger Strand. "Uden proteiner til at nedbryde disse molekyler, ville vi være nødt til at bruge højenergiprocesser for at gøre det. Det er så meget enklere og mere bæredygtigt at sætte disse proteiner sammen i en stueplante."

National Science Foundation, Amazon Catalyst ved UW og National Institute of Environmental Health Sciences finansierede forskningen.

Forskningen vises i Miljøvidenskab og teknologi.

Kilde: University of Washington

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon