Tungmetalspisende planter skal æde Europas forurenede jord

Omkring fire millioner hektar jord i Europa - et område knap på størrelse med hele Danmark - er forurenet med tungmetaller. Men der er hjælp på vej i form af planter, der kan trække tungmetallerne ud af jorden og over i deres rødder. Derfra føre dem op gennem sig og opmagasinere dem i bladene uden selv at tage skade af at fungere som skraldespand for tungmetallerne. Disse planter skal senere kunne maskinhøstes, brændes og bruges i energiproduktionen - og metallerne udvindes af slaggerne og senere genbruges. Det lyder som en fremtidsvision og er det da også endnu, men i en overskuelig fremtid ser det ud til, at kunne blive en realitet. Jeg tvivler på, at vi er helt så vidt allerede om to år, når projektet er færdigt. Men jeg tror på, at det vil ske inden så mange år, siger professor Michael Palmgren fra Institut for Plantebiologi ved KVL - den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole.

Han er koordinator for et treårigt internationalt forskningsprojekt, der foreløbig har kørt omkring et år. Opgaven er først at finde og dernæst isolere gener med de arvelige egenskaber, som giver visse planter meget stor tolerance overfor tungmetaller. Derefter skal de overføres til andre planter - som har nogle andre egenskaber, der også er nødvendige for at opgaven kan klares. Vi kender allerede mange planter, der kan tåle tungmetaller i tusinde gange den sundhedsskadelige værdi for mennesker. Men det er små ukrudtsplanter, der mangler andre vigtige egenskaber. For vi har brug for planter, der vokser hurtigt op, og hvis rødder er lange nok til at stikke godt dybt ned i den forurenede jord, siger Michael Palmgren. Effektivt ukrudt Det internationale forskerhold er i færd med at undersøge flere små ukrudtsplanter bl.a. Arabidopsis halleri. Denne plante gror i Harzen og kendes helt tilbage fra bronzealderens mange forurenende miner i dette område. Planten er kun naturligt forekommende her. Vi ved ikke præcis, hvad der sker i denne plante, for den har det glimrende med at leve i forurenet jord. Hypotesen er, at den åbenbart har udviklet et behov eller en afhængighed af tungmetaller i meget store mængder, siden den kun gror inden for dette forurenede område, siger Michael Palmgren. Men denne plante er lav, har korte rødder og vokser alt for langsomt til at kunne bruges - kun dens tungmetaltolerance kan bruges. Derimod har forskerne kig på græsarten Festuca (svingel), der har de andre relevante egenskaber. Desuden har den en god stor biomasse og vil derfor kunne producere pæne mængder energi, når den høstes og brændes af i anlæg. Det betyder, at planten selv vil kunne hente en stor del af udgifterne til sin egen udplantning og høst hjem igen. Forskerne har også kik på en plante, der gror herhjemme - ofte som ukrudt mellem brosten, populært kaldet gåsemad - på latin noget så fornemt som Arabidopsis thaliana. Den indgår også blandt de planter, som forskerholdet eksperimenterer med. Succes på første trin Efter at have isoleret de egenskaber, der sætter planten i stand til at tåle tungmetaller som f. eks. nikkel og cadmium i store mængder, er næste skridt at overføre generne til gær og få dem til at virke der. Senere skal de så flyttes over i græsser, som det tager længere tid at opformere og afprøve gennem mange generationer. Som mellemstation på vejen bruger forskerne gåsemad, fordi den er så nem at arbejde med. Med den kan de nå gennem seks generationer på et år, mens der højst kan blive tale om en generation pr. år, når det drejer sig om græs. Det er lykkes for os at overføre de arvelige egenskaber fra plante til svamperiget - til gær. I den proces har vi fundet ud af, at aminosyren histidin har stor betydning. Især hvis den dannes i store mængder. Histidin har bl.a. den egenskab, at det samler og binder nikkel til sig, siger Michael Palmgren. Forskerholdet kommer fra universiteter i både Storbritannien, Tyskland, Schweiz, Polen, Slovakiet og Danmark, hvorfra arbejdet koordineres. Fra Danmark deltager både forskere fra Landbohøjskolen og Risø. Desuden samarbejder forskerne med Europas største virksomhed inden for både forædling og salg af græsfrø til såvel plæner som fodergræs - den danske virksomhed DLF-Trifolium. Næste skridt på vej DLF-Trifolium arbejder i øjeblikket med mange bioteknologiske projekter under flere udviklingsprogrammer bl.a. forbedring af fodergræs. For de metalspisende planters vedkommende skal vi have skabt en græsart, som først og fremmest kan klare at vokse i forurenet jord. Dernæst skal den magte at optage tungmetallerne gennem rødderne og derefter føre dem op gennem planten og ud til bladmassen sådan at planten bliver høj nok til nemt at kunne høstes og metallerne derefter genindvindes, siger Klaus Nielsen, der er forskningschef på DLF-Trifolium. Han fortæller, at det er lykkedes at gå skridtet videre og gensplejse disse egenskaber ind i græsplanten, som man nu er i færd med at dyrke og afprøve. Planten skal testes af gennem mange generationer. Vi skal senere ind i en proces, hvor de bedste udgaver skal vælges ud - til videre eksperimenter. Ligesom vi skal være helt sikre på, at der sker det, vi kalder en biologisk indeslutning sådan at tungmetallerne, der trækkes op af jorden bliver i planten. Desuden skal vi frem til en plante, der ikke går i blomst og dermed heller ikke spreder pollen ud til vilde planter uden for marken, siger Klaus Nielsen. Der kan altså være tale om en hybrid, som kun lever en generation. Indtil videre foregår alle forsøg i lukkede planteskabe i laboratorier. Risikomomenterne ved at planten skal gro i fri natur uden at sprede sine egenskaber, koncentrerer Rikke Bagger Jørgensen fra Risø sig om. Selv om der altså er lang vej igen, pointerer Klaus Nielsen, hvis alle parametre falder i hak er der meget store spændende perspektiver for virksomheden i dette forskningssamarbejde. Det er en niche for os, men en meget, meget interessant en med enorme potentialer, understreger Klaus Nielsen. Metalpumper De grundlæggende egenskaber, som er interessante for forskerne i forbindelse med udviklingen af den nye plante, er de biologiske pumper. Her er en af specialisterne på området professor Peter Leth Jørgensen. Han arbejder på August Krogh Instituttet med strukturen og funktionen af kat-ionpumper. Det er en hel familie af proteiner - som også inkluderer metalpumper bl.a. kobberpumpen i vores egen krop. Selv om dette institut ikke er med i projektet, bruges resultaterne af deres grundforskning om diverse pumper for at forstå funktionerne af metalpumperne i planter. Naturen er jo god til at opfinde metoder til at overleve på. Og med hensyn til tungmetaller, som både vi og planterne har brug for i små mængder, er der to måder at klare sig på, når de pludselig optræder i store mængder - nemlig at udskille dem eller finde måder at tolerere dem på. Vi sætter fokus på metoden, hvor planten isolerer tungmetallerne fra resten af deres systemer altså opretter en form for intern skraldespand til dem. For os betyder det, at de så er samlet og bundet til et bestemt sted i planten, siger Michael Palmgren. Derfor arbejder forskerne med at tage nogle arvelige egenskaber fra én plante og andre egenskaber fra en anden, og få dem til at fungere i en højtvoksende type af græs - en ny genmanipuleret plante skabt med f.eks. græsset svingel som basis. Man har store forhåbninger til den ny græsart - som engang ligefrem vil kunne stortrives ved at spise løs af forurenet jord, specielt i lande i det østlige Europa som Polen og Slovakiet, hvor store områder med gamle industrigrunde er alvorligt forurenet med tungmetaller. Det internationale forskningsprojekt støttes med knap 13 millioner kroner af EU. j