САХАР ИЗ ЦИАНОБАКТЕРИЙ МОЖЕТ СОСТАВИТЬ КОНКУРЕНЦИЮ ГЛИФОСАТУ
Глифосат – самое популярное действующее вещество, на основе которого производятся гербициды. Оно было впервые получено в середине XX века американским биохимиком Джоном Францем, который работал на транснациональную корпорацию «Monsan».
Глифосатом называют N-фосфонометилглицин – вещество, имеющее химическую формулу C3H8NO5P. Оно хорошо растворяется в воде, поскольку при производстве гербицидов его переводят в форму солей. Чаще всего можно встретить препараты на основе глифосата в форме изопропиламинной соли.
Глифосатные препараты широко применяются для обработки обочин автотрасс и железнодорожных склонов.
Сотрудниками отдела рыбохозяйственной токсикологии, за последние несколько десятков лет, изучены гербициды с действующим веществом Глифосат, имеющие различное процентное содержание.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) Глифосата и препаратов на основе данного действующего вещества разработаны, утверждены. Препараты относятся к 3му классу опасности. ПДК Глифосата для воды рыбохозяйственных водоемов составляет 0.8 мг/л.
Для водных объектов одновременно с ПДК используется другой ограничительный норматив – лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) вещества, который не имеет количественной характеристики, а отражает приоритетность требований к качеству воды. Суть ЛПВ заключается в том, что загрязнители воды могут оказывать на водные экосистемы и здоровье человека неблагоприятное воздействие по классифицируемым воздействиям, каждое из которых характеризуется своей безопасной концентрацией. То из воздействий, безопасная концентрация которого минимальна по сравнению с остальными воздействиями, и устанавливается как лимитирующий показатель вредности вещества.
Лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) Глифосата – токсикологический (выживаемость, плодовитость и численность популяции дафний).
Глифосат является гербицидом, арборицидом и десикантом сплошного действия, предназначенным для уничтожения сорных трав, нежелательных деревьев и кустарников. В сельском хозяйстве он также используется для подсушивания злаковых культур на корню для ускорения их созревания.
Глифосат относится к веществам контактного и системного действия. Проникая в ткани растения, он блокирует фермент, который является необходимым звеном особого биохимического процесса – «шикиматного пути». По этому пути идёт биосинтез множества важнейших для растения соединений: аминокислот, фенолов, фитогормонов, флавоноидов, лигнина и т.д. Глифосат разрывает цепочку реакций и вызывает быстрое отмирание наземных органов растений и их корней. Препараты на основе глифосата, получили широкое применение.
Тем не менее, в России и Европе существуют общественные движения, выступающие за запрет использования этого гербицида. Во Франции, по решению Эммануэля Макрона, уже ввели трёхлетний мораторий, а в министерских кругах Германии по поводу запрета глифосатов ведутся ожесточённые споры.
В России гербициды на основе N-фосфонометилглицина пока не запрещены. Принятие решения об их использовании целиком зависит от личной позиции и осведомлённости людей.
Из литературных источников, стало известно, что ученые пообещали в скором времени представить натуральный гербицид, который абсолютно безвреден для животных и людей. Исследователи из Университета Тюбингена обнаружили природное вещество, которое могло бы конкурировать с гербицидом глифосат.
Недавно обнаруженная молекула сахара, синтезированная из цианобактерий, подавляет рост различных микроорганизмов и растений, но безвредна для людей и животных. Совместными исследованиями руководили д-р Клаус Брилизауэр, профессор Стефани Гронд (Институт органической химии) и профессор Карл Форчхаммер (Межфакультетский институт микробиологии и инфекционной медицины). Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Активные ингредиенты для фармацевтического или сельскохозяйственного использования часто происходят из натуральных веществ. Эти вещества могут состоять из сложных химических структур, но также могут быть относительно простыми.
Эффективность таких биопестицидов часто заключается в их простоте: антиметаболиты взаимодействуют с жизненно важными процессами в клетке, имитируя продукты метаболизма. Это нарушает биологический процесс, который может тормозить рост клеток или даже убивать их.
Химики и микробиологи из Университета Тюбингена обнаружили необычный антиметаболит с простой химической структурой: молекула сахара с научным названием 7-дезокси-седогептулоза (7dSh).
В отличие от обычных углеводов, которые обычно служат источником энергии для роста, это вещество подавляет рост растений и микроорганизмов, таких как бактерии и дрожжи. Молекула сахара блокирует ключевой фермент метаболического пути, который происходит только у микроорганизмов и растений. По этой причине ученые классифицируют вещество как безвредное для человека и животных и уже продемонстрировали это в первоначальных исследованиях.
Редкий дезокси-сахар был выделен из культур пресноводной цианобактерии Synechococcus elongatus, которая способна ингибировать рост родственных бактериальных штаммов. Разыскивая причину такого торможения роста, ученые расшифровали структуру природного соединения и определили молекулярный механизм 7dSh.
Ученые использовали связанную масс-спектрометрию с высоким разрешением, чтобы получить точное представление о механизме ингибирования, и обнаружили, что 7dSh блокирует дегидрохинатсинтазу (DHQS), фермент метаболического пути. На сегодняшний день одним из наиболее известных ингибиторов этого метаболического пути является гербицид глифосат.
«В отличие от глифосата, недавно обнаруженный дезокси-сахар является полностью натуральным продуктом, который, как считается, обладает хорошей способностью к разложению и низкой экотоксичностью», — говорит доктор Клаус Брилизауэр. Пока что 7dSh многообещающе тормозит рост растений. «Мы видим здесь прекрасную возможность использовать его в качестве натурального гербицида», отметил эксперт.
Тем не менее, эффективность в полевых условиях, разлагаемость в почве и безвредность для животных и людей должны быть дополнительно изучены в комплексных долгосрочных исследованиях для 7dSh.
