Publicerat 1.2.2024
Text: Suni Anie Mathew
Bild: Tuomas Pyhtilä / Vastavalo
Redigering: Viestintätoimisto Jokiranta Oy

 

Utsläppen av tungmetaller från jordbruk, gruvverksamhet, trafik och metallindustri utgör globalt sett ett allt större miljöproblem. Dessa oorganiska ämnen förorenar vattendragen, marken och luften. De metaller som växterna absorberar från den förorenade marken hotar deras tillväxt och utveckling. Dessa metaller rör sig i ekosystemet och näringskedjan även till högre trofinivåer när djur och människor konsumerar växterna som föda.

När tungmetaller förekommer i höga koncentrationer skadar de också djurens och människornas ämnesomsättning och fysiologiska funktioner. Tungmetaller, som förorenar såväl miljöerna ovan jord som vattendragen, utgör ett hot mot miljön, biodiversiteten och organismernas hälsa.

 

Fokus på mikrobernas diversitet

På växternas yta och i deras vävnader lever olika slags mikrober. Växternas mikrobiom påverkar deras näringstillförsel och avgör hur bra de kan skydda sig mot sjukdomar och stress från den omgivande miljön. De mikrober som finns i marken är direkt relaterade till föroreningar och har därför vanligen fått större uppmärksamhet i forskningen än andra mikrober.

I min egen forskning undersöker jag hur växternas exponering för tungmetallrester i marken kan förändra sammansättningen eller diversiteten hos de mikrober som lever inne i eller utanpå växterna. Jag undersöker också hur dessa förändringar i mikrobiomet påverkar växternas hälsa och funktion – mikroberna spelar ju en avgörande roll för hur värdväxten klarar sig.

 

Långtidsuppföljning i Kevo

I simuleringsstudien efterliknar man med hjälp av konstbevattning surt regn samt belastningen från koppar (Cu) och nickel (Ni), så som den kan observeras på cirka 30–40 kilometers avstånd från tungmetallsmälterierna på Kolahalvön.

Forskningsinstitutet i Kevo, som hör till Åbo universitet, erbjuder ett unikt forskningsområde. Vid Kevo forskningsinstitut i Utsjoki i Lappland (69°45’N, 27°01’E) kan man undersöka hur tungmetaller påverkar växternas mikrobiom i arktiska skogar. Vid forskningsinstitutet i Kevo har sedan år 1991 pågått en simuleringsstudie som ger värdefulla forskningsrön om tungmetallernas inverkan.

I simuleringsstudien efterliknar man med hjälp av konstbevattning surt regn samt belastningen från koppar (Cu) och nickel (Ni), så som den kan observeras på cirka 30–40 kilometers avstånd från tungmetallsmälterierna på Kolahalvön. Med hjälp av denna långtidsuppföljning som pågått i över 30 år kan man undersöka hur långvarig förorening påverkar mikrobiomen i naturens ekosystem i förhållanden med årstidsvariationer. Detta vore inte möjligt i kortvariga undersökningar.

 

Mot hållbara lösningar

Enligt de preliminära resultaten är både bakteriernas antal och diversitet mindre i jämförelse med de prover som samlats in i kontrollområdena.

Bakterierna i de växtprover som samlats in i området har analyserats såväl kvantitativt som i fråga om sammansättning. Enligt de preliminära resultaten är både bakteriernas antal och diversitet mindre i jämförelse med de prover som samlats in i kontrollområdena. Med tilläggsutredningar utreds också förändringarna i bakterie- och svampsamhällenas sammansättning hos tall och lingon. Genom att studera ämnesomsättningen hos de bakterier som isolerats från dessa växter får man information om deras funktion och betydelse för växterna. På så sätt förstår man bättre interaktionen mellan växten och mikrobiomet.

Med hjälp av forskningsdata är det möjligt att identifiera de mikrober som kan minska den stress som tungmetaller orsakar växterna samt främja växternas tillväxt och utveckling. Därigenom kunde man ta fram hållbara lösningar för jordbruket och för att återställa miljön i förorenade ekosystem.

 

 

 

Ph.D. Suni Anie Mathew har avlagt doktorsexamen vid universitetet i Kerala i Indien. I sin doktorsavhandling beskrev hon gener som tål abiotisk stress, med hjälp av vilka man kan förbättra växternas produktivitet. Hon har studerat effektiva sekvenseringstekniker hos molekylerna och hur de kan användas för att klarlägga den inbördes dynamiken mellan växter och mikrober. Mathew är särskilt intresserad av hur människans verksamhet påverkar växternas hälsa. Mathew strävar efter att klarlägga på vilket sätt mikrober kan utnyttjas för att ta fram hållbara lösningar på nuvarande miljöutmaningar.