Loài nấm phổ biến có thể loại bỏ thủy ngân từ đất và nước

Giáo sư côn trùng học Raymond St. Leger từ Đại học Maryland (UMD) cùng các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng nấm Metarhizium robertsii có thể loại bỏ thủy ngân khỏi đất xung quanh rễ cây và từ nước ngọt và nước mặn, bài đăng ngày 24/11 của trang Smart Water Magazine cho hay.

Các nhà nghiên cứu cũng đã biến đổi gen của loại nấm này để khuếch đại tác dụng giải độc thủy ngân của nó.

Ô nhiễm thủy ngân trong đất và nước là mối đe dọa toàn cầu đối với sức khỏe cộng đồng. 

Công trình mới cho thấy Metarhizium có thể cung cấp một phương pháp rẻ tiền và hiệu quả để bảo vệ cây trồng ở những khu vực bị ô nhiễm và khắc phục các tuyến đường thủy đầy thủy ngân.

Nghiên cứu của St. Leger và các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của cựu đồng nghiệp sau tiến sĩ của ông, Weiguo Fang (Đại học Chiết Giang ở Hàng Châu, Trung Quốc), đã được xuất bản trong Kỷ yếu của Học viện Quốc gia về Khoa học (PNAS) vào ngày 14/11.

St. Leger cho biết: “Dự án do Tiến sĩ Fang dẫn đầu này đã phát hiện ra rằng Metarhizium ngăn chặn thực vật hấp thụ thủy ngân. Mặc dù trồng trên đất ô nhiễm nhưng cây vẫn phát triển bình thường và có thể ăn được. Hơn nữa, loại nấm này có thể một mình nhanh chóng loại bỏ thủy ngân khỏi cả nước ngọt và nước mặn".

Metarhizium là một loại nấm gần như có ở mọi nơi và nghiên cứu trước đây của phòng thí nghiệm St. Leger đã chỉ ra rằng nó xâm chiếm rễ cây và bảo vệ chúng khỏi côn trùng ăn cỏ. 

Các nhà khoa học đã biết rằng Metarhizium thường là một trong những sinh vật sống duy nhất được tìm thấy trong đất từ các khu vực độc hại như mỏ thủy ngân. 

Nhưng trước đó chưa ai xác định được làm thế nào loại nấm này tồn tại được trong đất bị ô nhiễm thủy ngân, hoặc liệu điều đó có ảnh hưởng gì đến các loại cây mà loài nấm này thường sống chung hay không.

St. Leger và các đồng nghiệp khác trước đó đã giải trình tự bộ gen của Metarhizium, và Fang nhận thấy rằng nó chứa hai gen rất giống với gen có trong một loại vi khuẩn được biết đến có khả năng giải độc hoặc xử lý sinh học thủy ngân.

Cho nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều thí nghiệm và phát hiện ra rằng ngô nhiễm Metarhizium vẫn phát triển tốt dù được trồng trên đất sạch hay đất chứa nhiều thủy ngân. 

Hơn nữa, không có thủy ngân nào được tìm thấy trong mô thực vật của ngô trồng trên đất ô nhiễm.

Các phân tích vi sinh cho thấy các gen mang đến các enzym phân hủy các dạng thủy ngân hữu cơ có độc tính cao thành các phân tử thủy ngân vô cơ ít độc hơn. 

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã biến đổi gen Metarhizium để mang đến nhiều gen giải độc hơn và tăng khả năng sản xuất các enzym giải độc.

Ở thí nghiệm cuối cùng, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng họ có thể làm sạch thủy ngân khỏi cả nước ngọt và nước mặn trong 48 giờ bằng cách trộn Metarhizium.

Bước tiếp theo sẽ là tiến hành các thí nghiệm trên đồng ruộng ở Trung Quốc để xem liệu Metarhizium có thể biến môi trường độc hại thành những cánh đồng năng suất để trồng ngô và các loại cây trồng khác hay không. 

Các phương pháp xử lý đất bị ô nhiễm hiện nay đòi hỏi phải loại bỏ hoặc vô hiệu hóa chất độc khỏi toàn bộ cánh đồng trước khi có thể trồng trọt bất cứ thứ gì.

Điều đó có thể rất tốn kém và mất nhiều thời gian. Nhưng Metarhizium có thể đơn giản giải độc đất ngay lập tức xung quanh rễ cây và ngăn không cho cây hấp thụ chất độc.

St. Leger giải thích: “Cho phép thực vật phát triển trong môi trường giàu thủy ngân là một trong những cách mà loài nấm này bảo vệ ngôi nhà thực vật của nó. Đó là loại vi khuẩn duy nhất mà chúng tôi biết có tiềm năng được sử dụng như thế này, bởi vì vi khuẩn có cùng khả năng di truyền để giải độc thủy ngân không phát triển trên thực vật. Nhưng bạn có thể hình dung là chỉ cần nhúng hạt giống vào Metarhizium là cây trồng sẽ được bảo vệ khỏi đất nhiều thủy ngân”.

Bên cạnh tiềm năng trở thành công cụ hiệu quả về chi phí để khai hoang các vùng đất bị ô nhiễm cho nông nghiệp, Metarhizium có thể giúp làm sạch thủy ngân khỏi các vùng đất ngập nước và các tuyến đường thủy bị ô nhiễm đang ngày càng bị thủy ngân đe dọa do biến đổi khí hậu và băng vĩnh cửu tan chảy tăng tốc độ giải phóng kim loại độc hại này vào đất và đại dương.