Как обычная борьба с сорняками может испортить нам жизнь и чем заменить глифосат, рассказали ученые ЮФУ

Глифосат (раундап) – неселективный системный гербицид, используемый для борьбы с сорняками. С момента появления раундапа среди учёных уже более десяти лет идут дискуссии о его потенциальном вреде как для здоровья человека, так и для окружающей среды. Одни специалисты утверждают, что при низких концентрациях гербицид абсолютно безвреден, другие же говорят о том, что даже незначительное количество глифосата наносит непоправимый вред природе.

Наиболее часто раундап используется в агрокультуре. В идеале он должен помогать избавляться от сорняков и не оказывать негативный эффект на почву и продукты сельхозкультуры. Однако в недавнем исследовании ученые Академии биологии и биотехнологии ЮФУ изучили, какой эффект данный гербицид оказывает на почвенный микробиом, и выявили его опасность даже при низких концентрациях. Результаты данной работы полезны для сельского хозяйства, где существует необходимость поиска более безопасных для микробного сообщества почв альтернативных гербицидов, а также для здравоохранения: установлены мутагенные свойства раундапа. Необходимо более тщательно изучить его канцерогенные свойства и, соответственно, найти менее вредные альтернативы.

«Целью нашего исследования было установить влияние глифосата на модельную бактериальную популяцию. В качестве модельного микроорганизма была выбрана E.coli (кишечная палочка) – наиболее изученная бактерия, чаще всего используемая в экспериментальных исследованиях – этакая «белая мышь» микробиологии. В ходе нашей работы было оценено влияние глифосата на образование бактериальных биопленок (биопленки – обычная жизненная форма почвенных бактерий), интегральную токсичность, уровень метаболизма, повреждение белков и мембран бактериальной клетки. Также мы оценили изменение уровня окислительного стресса и мутагенеза под влиянием глифосата», – рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории экологии и молекулярной биологии микроорганизмов, профессор кафедры биохимии и микробиологии Академии биологии и биотехнологии Иван Сазыкин.

Так, учёные рассмотрели эффекты четырех концентраций гербицида, рекомендованных для агротехнического применения, а также 1/10, 1/100 и 1/1000 от этой концентрации. Было установлено, что глифосат подавляет образование бактериальных биопленок во всех исследованных концентрациях.

«Особенно важно, на наш взгляд, что в двух более низких исследованных концентрациях глифосат проявляет генотоксические свойства и усиливает мутагенез. При этом мы с коллегами провели широкую дискуссию о статье американских исследователей, которые утверждали, что глифосат как мутаген безопасен, так как в рекомендованных концентрациях подавляет мутагенез. Мы показали, что это происходит из-за общего подавления метаболизма (уровня обмена веществ) в бактериальной клетке, проявления интегральной токсичности, повреждения белков и мембран бактериальной клетки, а также усиления в ней окислительного стресса. В этом случае происходит снижение концентрации глифосата, уровень мутагенеза возрастает», – подчеркнул Иван Сазыкин.

Различные химикаты для использования в сельском хозяйстве постоянно создаются химиками-исследователями, специализирующимися на синтезе новых органических соединений. Однако со временем, с появлением опыта широкого использования данного препарата, начинают выявляться его негативные стороны. Начинаются поиски других, не менее (а лучше – более) эффективных препаратов, которые лишены недостатков своих предшественников. Это непрерывный циклический процесс.

«Поиски новых, более безопасных веществ идут постоянно, но производителю экономически всегда выгоднее производить и продавать уже используемые препараты, чем вкладывать время и деньги в разработку новых. Многим пользователям привычнее применять уже известные и эффективные препараты, чем думать о негативных последствиях их применения. Отказ от старых препаратов обычно происходит лишь после серьезных доказательств их вредных эффектов научным сообществом. То есть всегда есть оценка баланса между пользой и вредом от применения препарата. Когда в общественном сознании перевешивают негативные последствия, от использования препарата отказываются», – отметил Иван Сазыкин.

Как заявляет автор статьи, микробиом является важной составляющей поддержания свойств и плодородия почвы. Деградация микробного сообщества почвы определенно может сказаться на ее плодородии и устойчивом развитии сельского хозяйства. Однако давать конкретные прогнозы о снижении плодородия в результате применения раундапа и его аналогов невозможно. В то же время, в связи с необходимостью поиска безопасной альтернативы раундапу, в ближайшие годы будет сильно возрастать доля биотехнологических методов агрокультуры и в целом роль биотехнологий в сельскохозяйственном производстве.

«Компания-производитель вложила колоссальные ресурсы в разработку и производство не только самого раундапа, но и трансгенных «Roundup Ready» сельскохозяйственных культур, после чего навязчиво продвигала свои разработки. Такие растения устойчивы к глифосату – если вовремя обрабатывать раундапом, то и сорняков не будет, а целевая культура будет расти как ни в чем не бывало – это удобно. К тому же фермеры привыкают, а менять что-то накладно и непривычно. И последний штрих – уже появились сорняки, устойчивые к раундапу», – рассказал Иван Сазыкин

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания в сфере научной деятельности № FENW-2023–0008. Результаты исследования изложены в научном журнале «J Hazard Mater».