Mörgum er sennilega í fersku minni fréttaflutningur af sænskri rannsókn staðfesti að arsen finnst í hrísgrjónum sem við notum gjarnan til matar. Þessi rannsókn var framkvæmd við Karoniska Institute í Stokkhólmi þar sem tíu matvörutegundir úr hrísgrjónum voru skoðaðar. Arsen mældist í sex þeirra.

Hvað er arsen?

Arsen er frumefni með sætistöluna 33 í lotukerfinu, það er að segja frumefni númer 33. Skammstöfunin fyrir efnið er As og á ensku kallast það arsenic. Af þeim sökum kallast það líka stundum arsenik á íslensku. Efnið hefur að hluta eiginleika málms og að hluta eiginleika málmleysingja.

Arsen er notað í ýmsum iðnaði, má þá meðal annars nefna að það hefur verið notað í rafgeyma í bíla, skotvopn sem og skordýraeitur. Með aukinni þekkingu á áhrifum efnisins hefur notkun þess þó verið mikið heft og sem dæmi er það mjög sjaldséð innihaldsefni í skordýraeitrum í dag.

Þó arseni sé ekki dreift um jörðina af mannavöldum kemur það náttúrulega fyrir í jarðskorpunni og á þó nokkrum stöðum í heiminum má finna arsen mengun í drykkjarvatni. Samkvæmt lista World Health Organisation (WHO) er mesta arsen mengun að finna í vatni í eftirfarandi löndum: Argentínu, Bangladesh, Síle, Kína Indlandi, Mexíkó og Bandaríkjunum.

Arsen mengun í matvælum er að öllum líkindum afleiða mengunar í vatninu sem notað er til ræktunar á matvælum eða vegna meðhöndlunar matvælanna með menguðu vatni.

Hvaða hætta stafar af arseni?

Arsen getur fyrirfundist í matvælum á lífrænu formi, þ.e. bundið kolefni. Slík arsen efnasambönd finnast oft í sjávarfangi. Þegar arsenið er á lífrænu form er það talið mun hættuminna til inntöku. Hins vegar finnst arsen oft á ólífrænu formi í vatni víðs vegar um heiminn, eins og kemur fram hér að ofan.

Í löndum þar sem arsen mengun í drykkjarvatni hefur verið mikil og viðvarandi hafa íbúar mengaðra svæða fengið að finna fyrir áhrifum efnisins. Á ákveðnum svæðum í Bangladesh fór styrkur arsens í drykkjarvatni yfir 500 µg/L á 10. áratug síðustu aldar. Til samanburðar eru viðmið WHO um styrk arsens í drykkjarvanti 10 µg/L.

Íbúar Bangladesh fóru ekki varhuga af þeim eiturefnum sem fundust í vatninu, tíðni krabbameina jókst og sem og þekkt eitrunaráhrif eins og sár eða blettir á húð. Bráðaeitrun af földum arsens lýsir sér þó enn verr, en henni fylgja uppköst, niðurgangur, magaverkur og í verstu tilfellunum dauði.

Burkninn Pteris vittata

Eins og áður kemur fram getur arsen leynst í matvælum eins og hrísgrjónum vegna þess að vatnið sem plönturnar eru ræktaðar í getur verið mengað af arseni. Hrísgrjónaplönturnar taka þá arsenið upp og í stað þess að valda plöntunni skaða dreifst efnið um plöntuna þar á meðal í grjónin sem við mannfólkið notum svo til neyslu.

Í tilfelli hrísgrjónaplöntunnar er þetta reyndar kvimleitt fyrir okkur vegna þess að við höfum not af þeirri plöntu. Aftur á móti væri kerfi eins og hrísgrjónaplantan notar frekar sniðugt til að sía arsenið úr drykkjarvatni.

Ein planta sem býr yfir svipuðum eiginleika er burkninn Pteris vittata, sem vex aðallega í Kína. Burkninn er af ætt Pteridaceae burkna, sem margir hverjir eru þekktir fyrir að þola vel arsen mengun. Það er ekki nóg með að burkninn þolir arsen í hærri styrk en flestar aðrar plöntur eða líffverur, arsenið virðist safnast upp í burknanum.

Þrjú gen sem spila stærstu rulluna

Í rannsókn sem nýlega var birt í Current Biology skoðar vísindahópur við Purdue University hvaða sameindalíffræði liggur að baki arsenþoli burknans. Áhugi hópsins á burknanum vaknaði vegna þess hve háan styrk arsens í umhverfinu burkninn þolir.

Eins og gefur að skilja er áhugavert að skilja hvaðan plantan fær þolið til að meta hvort hægt sé að nýta svipaða ferla í nytjaplöntum eða jafnvel nota plöntuna sem nokkurs konar vatnssíu. 

Burkninn flytur arsenið frá rótunum og alla leið í laufblöðin, sem geyma arsenið í sérstökum geymslum. Þetta gerir það að verkum að burkninn er ekki mengaður af arseni heldur einungis ákveðinn hluti af lífverunni.

Rannsóknin leiddi í ljós að við þessa ferla, að draga arsenið úr vatninu í gegnum ræturnar og á rétta geymslustaði, spila þrjú prótín stærstu rulluna. Þessi prótín eru skráð af genunum Glyceraldehyde 3-Phosphate dehydrogenase, Organic cation transporter 4 og Glutathione S-Transferase. Til einföldunar munu prótínin framvegis vera kölluð eftir skammstöfunum þeirra, í sömu röð GAPC1, OCT4 og GSTF1.

Mismunandi hlutverk en öll nauðsynleg

Tjáning á genunum fer fram á sömu svæðum í plöntunni og þar sem arsen er að finna. Að sama skapi missir plantan arsenþol sitt sé eitthvað af genunum þremur tekið út. Samkvæmt þessu eru prótínin þrjú því öll nauðsynleg til að gefa plöntunni þolið sem gerir hana svona sérstaka.

Prótínin gegna þó öll sértæku hlutverki til að gefa plöntunni þolið. GAPC1 gegnir að öllum líkindum því hlutverki að binda arsenið þegar það kemst í snertingu við plöntuna. Það er svo OCT4 sem hjálpar arseninu yfir frumuhimnu og bindur það mögulega við önnur prótín eða prótínflóka þar sem GSTF1 umbreytir því í arsenít. Á því formi er arsenið geymt í arsen geymslum burknans. Arsenít er ein af ólífrænum myndum arsens svo það er ekki minna eitrað þó frumur burknans hafi umbreytt því.

Hvernig getur þetta nýst okkur?

Rannsóknir sem þessar eru mikilvægur hlekkur til að skilgreina hvernig sumar lífverur fara framhjá eitrunaráhrifum arsensins. Fleiri burknar af sömu ætt sem búa yfir sömu eiginleikum eru þekktir en helst eru það ákveðnar tegundir af bakteríum sem þurfa ekki að hafa áhyggjur af arseni.

Þegar fram í sækir verður kannski möguleiki að nýta þessi kerfi til að erfðabreyta plöntum sem rækta á til manneldis til að draga úr arsenmengun.

Greining birtist fyrst í prentuðu eintaki og á vefsíðu Stundarinnar.