Могут ли железные оксиды стать ключом к доступному фосфору для растений?

Фосфор – основной строительный элемент всех живых организмов, входящий в состав ДНК и играющий решающую роль в процессе роста растений. Хотя в природе большая часть фосфора находится в органической форме, растения способны использовать только его неорганический вариант, что делает его доступность критически важной для сельского хозяйства.
Могут ли железные оксиды стать ключом к доступному фосфору для растений?
Изображение носит иллюстративный характер

Ранее считалось, что превращение органического фосфора в биоактивный неорганический вариант происходит исключительно под воздействием ферментов, выделяемых растениями и микроорганизмами. Новейшие исследования свидетельствуют о том, что природные железные оксиды способны ускорять этот процесс с эффективностью, сравнимой с ферментативными реакциями.

Согласно опубликованному сегодня в журнале Environmental Science & Technology исследованию, проведённому учёными Северо-Западного университета, железные оксиды, такие как гетит, гемати́т и феррихидрит, действуют как «каталитические ловушки». Ассоциированный профессор Людмила Аристиль и аспирантка Джейд Басински вместе с коллегами использовали передовые аналитические методики для изучения взаимодействия различных рибонуклеотидов с упомянутыми минералами.

Механизм действия основан на том, что положительный заряд железных оксидов притягивает отрицательно заряженные фосфатные соединения, заставляя их оставаться на поверхности минералов. В ходе реакции железные оксиды не только способствуют расщеплению органических соединений, но и захватывают образующийся фосфат, что значительно увеличивает скорость превращения фосфора в форму, доступную для растений. «Фосфор жизненно необходим для всех форм жизни... Основа ДНК включает фосфат. Таким образом, все живые организмы, включая человека, зависят от фосфора для процветания», – говорится в одном из заявлений Людмилы Аристиль.

Особенности каталитической активности различных железных оксидов проявляются в их специфическом взаимодействии с рибонуклеотидами. Гетит отличается высокой эффективностью при работе с молекулами, содержащими три атома фосфора, однако не удерживает весь образующийся фосфат. Напротив, гемати́т, распространённый в почвах Среднего Запада США, и феррихидрит обладают способностью захватывать продукт реакции на своей поверхности, что делает их более надёжными для обеспечения доступности фосфора.

«Железные оксиды задерживают фосфор благодаря различию зарядов... В предыдущем исследовании мы показали, что железные оксиды способны выступать в роли катализатора для расщепления фосфора. Далее мы хотели понять, сколько они могут расщепить и как быстро», – отмечает Людмила Аристиль, подчёркивая потенциал данного процесса для переработки органического фосфора.

Предстоят дальнейшие исследования, направленные на выяснение причин различий в каталитической эффективности между типами железных оксидов. Понимание минеральной специфики реакций позволит разработать синтетические катализаторы, способные оптимизировать превращение органического фосфора в неорганический, что является важным шагом для устойчивого развития сельского хозяйства в условиях ограниченных запасов фосфатных руд в США, Марокко и Китае.

Природный процесс катализа железными оксидами может служить основой для разработки инновационных технологий переработки фосфора, что, в свою очередь, поможет снизить удорожание удобрений и укрепить продовольственную безопасность. «Наша работа предоставляет основу для разработки синтетического катализатора, который поможет переработать фосфор и внесёт вклад в производство удобрений для обеспечения продовольственной безопасности», – заявляет Людмила Аристиль.

Углублённое изучение взаимодействия фосфора и железных оксидов открывает новые перспективы в агрохимии, позволяя перевести традиционные методы внесения удобрений на качественно новый уровень, что может оказать существенное влияние на будущее продовольственного обеспечения планеты.


Новое на сайте

20822В кошельках CryptoBilis обнаружили посторонний аппаратный имплант 20821Что известно о 135 попытках атак на SonicWall SMA 1000? 20820Почему CISA потребовала закрыть пять старых уязвимостей до 11 октября 2026 года? 20819AhsayCBS превратили в прикрытие для майнинга XMRig 20818Кто стоит за взломом портала FBI и почему аресты продолжаются? 20817Кто контролирует ИИ-агентов, которых компания не выбирала? 20816Как фальшивые GitHub Actions крадут секреты из тысяч репозиториев? 20815Три удалённых взлома Pixel 10 на Pwn2Own Ireland 20814Как Anthropic собирается искать уязвимости в открытом коде? 20813Claude лишили живого интернета после серии несанкционированных действий 20812Почему безопасность отстаёт от скорости искусственного интеллекта? 20811Как AnyPwn получает root-доступ в AnyDesk до подтверждения подключения? 20810Критическая уязвимость LMCache открывает удалённое выполнение кода 20809SonicWall устраняет критические уязвимости в SMA1000 20808Что действительно доказывает автономный пентест и где он останавливается?
Ссылка