Insinyur telah mengembangkan spesies rumput transgenik pertama yang dapat mengambil dan menghancurkan RDX - senyawa beracun yang telah banyak digunakan dalam bahan peledak sejak Perang Dunia II dan mencemari pangkalan militer di AS dan beberapa lokasi offsite sumur minum air sumur.
Pada pelatihan militer, tentara berlatih menembakkan peluru artileri, menjatuhkan bom pada tank tua atau bangunan kumuh untuk menguji kapasitas senjata baru. Namun bahan peledak dan amunisi meninggalkan senyawa beracun yang telah terkontaminasi jutaan hektar pangkalan militer AS - dengan perkiraan tagihan pembersihan berkisar 16-165 milyar USD.
Dalam sebuah makalah yang dipublikasikan secara online pada 16 November 2016 di Plant Biotechnology Journal, University of Washington (UW) dan University of York peneliti mendeskripsikan spesies rumput transgenik baru yang dapat menetralisir dan membasmi RDX - senyawa beracun yang telah banyak digunakan dalam bahan peledak sejak Perang Dunia II.
Para insinyur di UW memperkenalkan dua gen dari bakteri yang belajar untuk memakan RDX dan memecahnya menjadi komponen berbahaya dalam dua spesies rumput abadi: switchgrass (Panicum virgatum) dan bentgrass (Agrostis stolonifera). Strain berkinerja terbaik dihapus semua RDX dari tanah simulasi di mana mereka tumbuh dalam waktu kurang dari dua minggu, dan mereka tidak ada bahan kimia beracun dipertahankan dalam daun atau batang.
Ini adalah demonstrasi pertama yang dilaporkan secara genetik yang mengubah kemampuan rumput untuk menghilangkan kontaminasi dari lingkungan. Rumput yang hangat, cepat tumbuh, rendah pemeliharaan merupkan tanaman yang menawarkan keuntungan praktis lebih spesies lain dalam situasi pembersihan dunia nyata.
"Ini adalah cara yang berkelanjutan dan terjangkau untuk menghapus dan menghancurkan polutan," kata penulis senior dan profesor UW jurusan teknik sipil dan lingkungan Stuart Strand, yang laboratorimnya berfokus pada mengambil gen dari mikroorganisme dan hewan yang mampu mendegradasi senyawa beracun dan teknik mereka menjadi tanaman yang bermanfaat.
"Rumput bisa ditanam pada rentang pelatihan militer, tumbuh sendiri dan membutuhkan sedikit pemeliharaan. Ketika partikel beracun dari tanah amunisi di daerah sasaran, akar mereka akan mengambil RDX dan menurunkan itu sebelum dapat mencapai air tanah , "kata Strand.
RDX merupakan senyawa organik yang membentuk dasar bagi banyak bahan peledak militer umum, yang bisa berlama-lama di lingkungan amunisi yang tidak meledak atau sebagian meledak. Dalam dosis yang cukup besar, telah terbukti menyebabkan kejang dan kerusakan organ, dan itu saat ini tercatat oleh Badan Zat Beracun & Pendataan Penyakit (Agency for Toxic Substances & Disease Registry) sebagai karsinogen manusia yang potensial.
Tidak seperti bahan peledak beracun lainnya konstituen seperti TNT - yang mengikat tanah dan cenderung untuk tetap menaruh - RDX mudah larut dalam air dan lebih rentan untuk menyebarkan kontaminasi luar batas berbagai militer, fasilitas manufaktur atau medan pertempuran.
"Partikel mendapatkan tersebar di seluruh dan kemudian hujan," kata Strand. "Kemudian RDX larut dalam air hujan ketika bergerak turun melalui tanah dan angin di tanah. Dan, dalam beberapa kasus, mengalir dari dasar dan angin di minum air sumur."
Spesies rumput liar melakukan menghilangkan kontaminasi RDX dari tanah ketika mereka menyedot air melalui akar mereka, tetapi mereka tidak secara signifikan menurunkan kontaminasi tersebut. Ketika rumput mati, kimia beracun kembali diperkenalkan ke dalam lanskap.
Penulis mitra Neil Bruce dan Liz Rylott, seorang profesor bioteknologi dan ilmuwan di University of York menerangkan bahwa enzim yang sebelumnya terisolasi ditemukan pada bakteri yang berkembang untuk menggunakan nitrogen ditemukan di RDX sebagai sumber makanan. Bahwa proses pencernaan memiliki manfaat tambahan menurunkan senyawa RDX beracun ke konstituen berbahaya.
Bakteri sendiri bukanlah alat pembersihan yang ideal karenamembutuhkan sumber makanan lain yang tidak selalu hadir pada rentang pelatihan militer. Jadi Bruce dan Rylott mencoba memasukkan gen bakteri ke dalam jenis tumbuhan yang biasa digunakan dalam pengaturan laboratorium. Mereka percobaan membuktikan bahwa strain pabrik baru mampu menghilangkan kontaminasi RDX jauh lebih berhasil daripada rumpuh sejenis yang tumbuh liar.
"Mengingat skala dunia kontaminasi bahan peledak, tanaman adalah satu-satunya biaya rendah, solusi berkelanjutan untuk membersihkan situs-situs yang tercemar," kata Bruce.
Tim UW insinyur sipil dan lingkungan menghabiskan delapan tahun bekerja untuk mengekspresikan gen yang sama pada spesies tanaman yang bisa berdiri untuk penggunaan dunia nyata. Mereka membutuhkan spesies abadi hangat yang tumbuh kembali tahun dan yang memiliki sistem akar yang kuat yang dapat bangkit kembali setelah kebakaran.
Rumput sesuai dengan persyaratan itu, tetapi mereka lebih sulit untuk memanipulasi secara genetik.
"Untuk membersihkan tanah yang terkontaminasi, rumput bekerja terbaik, tapi mereka pasti tidak mudah untuk mengubah, terutama karena sistem yang fleksibel untuk mengungkapkan beberapa gen di rumput belum pernah digunakan sebelumnya," kata penulis pertama dan bertindak instruktur UW, Zhang.
Tim peneliti juga menemukan sisi manfaat tak terduga lain: karena rumput yang dimodifikasi secara genetik menggunakan RDX sebagai sumber nitrogen, rumput benar-benar tumbuh lebih cepat dari spesies rumput liar pada umumnya.
Langkah berikutnya untuk tim peneliti UW termasuk uji coba lapangan terbatas pada kisaran pelatihan militer untuk menguji di bawah kondisi yang berbeda. Penggunaan yang lebih luas akan memerlukan persetujuan USDA untuk memastikan bahwa modifikasi genetik tidak menimbulkan ancaman bagi spesies rumput liar.
"Saya pikir itu secara ekologis akan diterima karena gen kita sudah diperkenalkan menurunkan polutan nyata dalam lingkungan dan tidak menimbulkan bahaya," kata Strand. "Dari perspektif saya, ini adalah teknologi yang berguna yang bermanfaat bagi lingkungan dan memiliki potensi untuk menghilangkan kontaminasi warisan berbahaya dari dekade kegiatan militer."
Sumber: sciencedaily.com
Tidak ada komentar :
Posting Komentar