Двухлетний проект, поддержанный грантом Российского научного фонда, стартовал в Воронежском государственном лесотехническом университете имени Г.Ф. Морозова с амбициозной целью: понять, как наночастицы разной природы воздействуют на лесные растения. Под руководством кандидата технических наук Константина Жужукина, вместе с основным исполнителем Анной Корчагиной и студентами, исследователи сосредоточились на берёзе повислой (Betula pendula). В эксперименте используются три типа наночастиц: многостенные углеродные нанотрубки, наночастицы цинка и кремнийсодержащие частицы. Все эти вещества уже присутствуют в промышленности и окружающей среде, причём их концентрация неуклонно растёт из-за выщелачивания из полимерных композитов и неправильной утилизации отходов.
Главный и неожиданный вывод, который сделали учёные на промежуточном этапе, заключается в том, что малые дозы наночастиц не вредят, а, напротив, ускоряют развитие растений. Углеродные нанотрубки, благодаря своей игольчатой форме, проникают через семенную оболочку и облегчают водопоглощение, что приводит к более быстрому набуханию и прорастанию семян. Наночастицы цинка и кремния в концентрациях от одного до десяти миллиграммов на литр также стимулируют рост проростков. Однако у этой медали есть обратная сторона: при превышении порога в сто миллиграммов на литр наступает токсический эффект, выражающийся в снижении всхожести, уменьшении длины побегов и падении активности ферментов. При концентрации около тысячи миллиграммов на литр семена не прорастают совсем.
Исследователи оценивают не только видимые показатели, но и внутренние процессы: содержание хлорофиллов, активность ферментов антиоксидантной защиты (каталазы и пероксидазы). Самое интересное впереди – летом запланирован анализ экспрессии генов стрессоустойчивости методом ОТ-ПЦР в реальном времени. Это позволит понять, какие именно гены включаются у растения в ответ на наностресс. Основной источник загрязнения, поясняют учёные, – не сами производства, а выщелачивание наночастиц из полимерных композитов и неправильная утилизация отходов. В воздухе их почти нет, они оседают в почве, где и контактируют с корнями и семенами.
Ректор ВГЛТУ Михаил Драпалюк, комментируя исследование, подчеркнул: «Фундаментальная наука, которой занимается команда Константина Жужукина, работает на опережение. Возможно, в будущем проблема загрязнения наночастицами не возникнет, если отходы начнут утилизировать правильно. Но если она возникнет, мы должны быть готовы с научно обоснованными ответами. Наши учёные не просто констатируют факты, а выясняют механизмы. Это тот уровень исследований, который определяет технологический суверенитет и экологическую безопасность страны».
