Ученые выяснили, куда попадают остатки лекарств в растения
Ученые обнаружили, что растения, подвергающиеся воздействию следовых количеств фармацевтических препаратов в очищенной воде, в основном накапливают эти соединения в своих листьях, а не в тех частях, которые мы обычно употребляем в пищу.
В регионах с ограниченными запасами пресной воды фермеры иногда используют очищенные сточные воды для орошения посевов. Эта практика помогает экономить дефицитные водные ресурсы, но также вызывает опасения у регулирующих органов и потребителей. Сточные воды могут содержать следы различных химических веществ, включая психоактивные препараты, обычно назначаемые при психических расстройствах.
Новое исследование Университета Джонса Хопкинса предполагает, что некоторые культуры, включая помидоры, морковь и салат, склонны накапливать эти соединения в основном в своих листьях. Это открытие может успокоить людей, которые едят помидоры и морковь, поскольку съедобными частями этих растений являются плоды и корни, а не листья.
Исследование, опубликованное сегодня (12 марта) в журнале Environmental Science and Technology, является частью продолжающейся работы по оценке того, можно ли безопасно использовать муниципальные сточные воды в сельском хозяйстве. В большинстве случаев эта вода уже прошла через очистные сооружения, прежде чем быть повторно использованной для орошения. «Сельскохозяйственная практика предъявляет высокие требования к ресурсам пресной воды. Ограниченное количество осадков и засухи угрожают мировым запасам воды, поэтому мы сталкиваемся с будущим, в котором дефицит может быть восполнен только за счет повторного использования очищенных сточных вод», — сказала Даниэлла Санчес, аспирантка Университета Джонса Хопкинса и ведущий автор исследования. «Для безопасного использования сточных вод нам необходимо более глубокое понимание того, где и как сельскохозяйственные культуры метаболизируют или расщепляют вещества в воде».
Отслеживание фармацевтических препаратов внутри растений
Санчес сосредоточил внимание на четырех психоактивных препаратах, часто обнаруживаемых в очищенных сточных водах: карбамазепине, ламотриджине, амитриптилине и флуоксетине. Эти препараты используются для лечения таких состояний, как депрессия, биполярное расстройство и судороги.
Чтобы исследовать, как растения справляются с этими соединениями, исследователи выращивали помидоры, морковь и салат в камере с контролируемой температурой. Каждое растение получало питательный раствор, содержащий сверхчистую воду, соли, питательные вещества и один из препаратов. Эксперимент длился до 45 дней.
Затем команда собрала образцы из различных тканей растений и проанализировала их с помощью передовых химических методов. Их целью было определить, как препараты попадают в растительные системы, как растения преобразуют их в побочные продукты и где эти вещества в конечном итоге накапливаются.
Соединения лекарственных препаратов в основном накапливаются в листьях
Результаты показали, что фармацевтические препараты и продукты их распада в основном накапливаются в листьях. В листьях томатов содержалась концентрация фармацевтических препаратов более чем в 200 раз выше, чем в плодах томатов. В листьях моркови содержалось примерно в семь раз больше веществ, чем в съедобных корнях моркови.
Исследователи подчеркнули, что эти измерения не следует интерпретировать как предупреждение о вреде для здоровья. Вместо этого они дают представление о том, как растения распределяют химические вещества, попадающие в них с поливной водой.
Как вода переносит химические вещества через растения
По мнению исследовательской группы, этот процесс, вероятно, обусловлен движением воды внутри растения. Вода транспортирует питательные вещества и другие молекулы от корней через растение в листья. В процессе этого потока фармацевтические соединения перемещаются вместе с водой.
Когда вода достигает листьев, часть её испаряется через крошечные отверстия, называемые устьями. По мере того, как вода покидает растение, оставшиеся лекарственные соединения остаются в тканях листьев.
«У растений нет хорошо развитого механизма для выведения этих лекарственных соединений. Они не могут легко избавляться от отходов с помощью мочи, как это делают люди», — сказал Санчес.
Почему растения удерживают эти химические вещества
Вместо того чтобы удалять эти соединения, растения, как правило, хранят их внутри своих тканей. Химические вещества могут внедряться в клеточные стенки листьев или помещаться внутрь структур, известных как вакуоли, которые функционируют как хранилища для клеточных отходов.
Со временем фармацевтические препараты и их побочные продукты могут накапливаться в этих тканях, поскольку у растения ограничены способы их удаления.
