Miten eroon arseenista?

Bakteerien ja kasvien toivotaan  syövän myrkkyjen myrkyn pois. 
Tiedotusvälineet kertoivat hiljattain, että gluteeniton ruokavalio voi johtaa liialliseen arseenin saantiin. Syynä oli se, että gluteenittomissa elintarvikkeissa vehnäjauho korvataan usein riisijauholla, ja riisissä voi olla jopa kymmenen kertaa enemmän arseenia kuin muissa viljoissa.

Arseeni on kieltämättä myrkyllistä ja erittäin voimakas karsinogeeni. Suomesta katsoen ei välttämättä hahmota, miten suuri ongelma se on etenkin tietyillä Aasian alueilla. Esimerkiksi Bangladeshissa pohjaveden arseenipitoisuus ylittää turvarajat reippaasti, ja kymmenet miljoonat altistuvat terveyttä uhkaaville arseenipitoisuuksille. Bangladeshin tilannetta onkin joskus kutsuttu maailman suurimmaksi massamyrkytykseksi.

Ongelma ei ole vain siinä, että Bangladeshin pohjavedessä on arseenia. Koska arseenia kerääntyy riisiin, ja riisi on  miljoonille bangladeshilaisille päivän tärkeä perusruoka, altistus tulee myös ruoan kautta. Arseeniongelma ei toki rajoitu Aasiaan. Suomessakin porakaivojen arseenipitoisuus voi olla korkea etenkin Hämeenlinnan ja Kittilän seudulla, ja maaperän arseenipitoisuudet ovat  korkeita teollisuuden jättömailla.

Tämän postauksen aiheena ovat pari tuoretta tutkimusta, joissa haetaan ratkaisua maailman arseeniongelmaan. Toisin sanoen, miten arseeni saataisiin siivottua pois ympäristöstä.

Israelilaiset tutkijat raportoivat tuoreessa tutkimuksessa hämmentävästä yhteistyöstä korallimaisen sienieläimen (Theonella swinhoei) ja sen sisällä elävän bakteerin (Entotheonella) välillä. Tuon yhteistyön ansiosta sienieläin ei ainoastaan kestä hurjia arseenipitoisuuksia, vaan arseeni lisäksi muuttuu vaarattomaksi ympäristölle.

Tel Avivin yliopiston tutkijaryhmä havaitsi jo muutama vuosi sitten, että tämä sienieläin imi itseensä arseenia ympäristöstä. Korallin arseenipitoisuus saattoi olla jopa miljoona kertaa suurempi kuin ympäröivässä vedessä, mutta sienieläin itse ei näyttänyt siitä kärsivän. Koska sienieläimen sisällä eli myös kirjava joukko bakteereja, tutkijat epäilivät, että arseenin sieto perustuisi niiden toimintaan. Sen jälkeen tutkimus on koettanut selvittää, mikä bakteeri tuon sietokyvyn tuo.

Työ kantoi tulosta. He havaitsivat, että kaikista sienieläimen sisällä elävistä bakteereista vain yksi laji vastasi arseenin käsittelystä. Mikä parasta, se ei ainoastaan kerännyt arseenia, vaan mineralisoi sen. Tällöin arseeni menetti biologisen aktiivisuutensa ja muuttui vaarattomaksi. Näin monet eläimet, kuten kilpikonnat ja madot, voivat syödä sienieläintä, vaikka se on käytännössä täynnä arseenia.

Bakteerin arseenitaidot herättävät luonnollisesti suuria toiveita siitä, että sitä voitaisiin käyttää vesien puhdistamiseen arseenista. Ongelmana kuitenkin on se, että bakteeri elää vain sienieläimen sisällä. Siksi tutkijat koettavat selvittää, miten bakteeri arseenia käsittelee, ja tästä työstä voidaan saada työkalut myös arseenin puhdistamiseen vedessä.

Saastuneen maaperän puhdistamisessa on tutkittu paljon kasveja. Jotkut kasvit imevät arseenia itseensä enemmän kuin muut, ja mitä tehokkaammin kasvit tätä tekevät, sitä nopeammin maaperä puhdistuu.

Tämä tutkimus kohtasi oman onnenpotkunsa 2000-luvun alussa, kun yksi laji osoittautui olevan arseeninkerääjänä täysin omassa luokassaan. Tämä laji on kotkansiipeä muistuttava saniainen, Pteris vittata. Tutkimuksissa  P. vittata on kerännyt itseensä arseenipitoisuuden, joka on ollut 200 kertaa suurempaa kuin ympäristössä.

Arseeni kerääntyy sanikkaisessa lehtiin, ja sen pitoisuus on pienimmillään juurissa. Yhdessä tutkimuksessa havaittiin, että P. vittatan viljely 20 viikon ajan arseenin saastuttamalla maalla poisti noin 20 prosenttia maan arseenikuormasta.

Sen jälkeen kun P. vittatan arseeninimukyky löydettiin, se on ollut intensiivisen tutkimuksen kohteena. Sen ansiosta tiedämme, että monet muutkin Pteris-lajit keräävät arseenia yhtä tehokkaasti kuin P. vittata, mutta kaikki eivät.

Geeni arseenin käsittelyn taustalla on nimeltään ARC3. Se koodaa proteiinia, joka pumppaa arseenin kasvisolujen vakuoleihin, nesteen täyttämiin rakkuloihin. Tämä geeni löytyy vain sanikkaisilta, mutta monet muut sanikkaislajit eivät ole tutkimuksissa päässeet lähellekään Pteris-suvun tehoja.

P. vittatan mielenkiintoisin ominaisuus on kuitenkin siinä, että se näyttää hyötyvän arseenista. Toisin sanoen, se kasvaa nopeammin ja tuottaa enemmän biomassaa jos arseenia on saatavilla.

Arseenin vanha nimi on arsenikki. Nykyään arsenikki termi on varattu arseenin trioksidille, myrkyllinen sekin.