Tradus de Mircea Băduţ

O floare din arborele moringa © WEDC, Loughborough University

Arborii moringa sunt de mult timp consideraţi arbori miraculoşi. Acum cerecetătorii le studiază profund proprietăţile, după cum ne relatează Sue Nelson şi Marlene Rau. Pe dealurile submontane ale Himalayei cresc nişte arbori cu înălţimi între cinci şi şi zece metri, cu ciorchini de mici frunze ovale şi de flori delicate şi parfumate de culoare crem. Aceştia sunt Moringa oleifera – de departe cel mai cultivat dintre cele 14 specii ale genului Moringa, cunoscut ca ‘arbrele miraculos’. “Se numeşte 'arborele miraculos' deoarece fiecare parte din el are proprietăţi benefice”, ne spune Balbir Mathur, preşedinte al Trees for Life Internationalw1, o organizaţie non-profit din SUA care furnizează asistenţă pentru cultivarea pomilor fructiferi, printre care şi moringa. „Rădăcinile, frunzele, coaja, frunctele şi seminţele – totul. Lista este nesfârşită.”

Relatările din presă despre miracolele natuale ale copacului pot fi exagerate, dar el chiar are anumite proprietăţi impresionante. Fiind originar din India, dar răspândit acum şi în Asia, Africa şi America Latină, arborele moringa a fost folosit de secole în ţările în curs de dezvoltare, utilizarea sa acoperind: medicina tradiţională, alimentaţie, ulei de gătit, pesticid naturale, detergent domestic, şi – recent – biocombustibil.

Arborii moringa sunt extrem de rezistenţi, în anumite zone din Africa fiind cunoscuţi ca „nebedies”, adică „arbori nemuritori”. Ei pot creşte pe soluri periferice, răsar lăstari după ce trunchiul a fost tăiat, şi este unul dintre puţinii copaci care produc fructe pe durata secetelor. Dar o altă proprietate a arborilor Moringa oleifera a stârnit curiozitatea cerecetătorilor: seminţele de moringa, strivite, pot purifica apele murdare. Această utilizare ar putea salva vieţi omeneşti: Organizaţia Mondială a Sănătăţii estimează că aproximativ 1,6 milioane de oameni mor anual din cauza apei nesigure şi a condiţiilor precare de igienă. Purificarea apei este în principiu un proces în două faze: iniţial apa este curăţată prin eliminarea de particule de genul substanţelor minerale, reziduuri de plane şi bacterii. Pentru că nu toate particulele se decantează pe fundul recipientului, se adaugă agenţi coagulanţi care ajută la conglomerarea particulelor. A doua fază este dezinfecţia, care omoară agenţii patogeni rămăşi, şi pentru care se folosesc compuşi cloruraţi, ozon, hidrogen sau razele ultraviolete.

Seminţele M. oleifera sunt transformate în pudră înainte de a fi folosite © WEDC, Loughborough University

Moringa oleifera poate ajuta în prima fază a purificării apei – nu doar în ţările în curs de dezvoltare, ci şi în zonele dezvoltate. În uzinele de tratare a apelor industriale, astăzi cei mai folosiţi agenţi de coagulare sunt sărurile de aluminiu. Majoritatea particulelor ce trebuie eliminate din apă sunt încărcate cu sarcini electrice, astfel că agenţii de coagulare sunt de obicei ioni; deoarece eficienţa coagulării creşte proporţional cu pătratul sarcinii electrice a agentului de coagulare, ionii polivalenţi – precum cei ai aluminiului – sunt foarte eficienţi. Totuşi există temerea – deşi controversată – că expunerea pe termen lung la aluminiu poate fi asociată cu apariţia de boli neurodegenerative. Sărurile de fier sunt o alternativă, dar ele sunt dificil de utilizat, solubilitatea lor modificându-se în funcţie de pH.

Seminţe de moringa: întregi (stânga) şi desfăcute (dreapta) © WEDC, Loughborough University

Alte tipuri de agenţi coagulanţi ar fi polimerii sintetici, dar – ca şi în cazul altor coagulanţi – noroiul rezidual din procesul de purificare necesită ulterior măsuri speciale pentru stocare: chiar dacă polimerii sintetici rezolvă chestiunea probabilei legături cu bolile neurodegenerative, lipsa lor de biodegradabilitate este o problemă. Cum M. oleifera este atât non-toxic cât şi biodegradabil, iar coagulările şi eliminările de impurităţi din apă folosind seminţe de moringa rivalizează ca eficienţă cu sărurile de aluminiu (vedeţi Ghebremichael et al., 2005), se pare că aceasta e o alternativă viabilă.

În anumite zone rurale din Sudan, femeile deja folosesc M. oleifera pentru purificarea apei: când colectează apă din fluviul Nil, ele pun pulbere de seminţe într-un săculeţ textil atârnându-l cu o sfoară. Apoi îl învârtesc prin găleata cu apă tulbure până când impurităţile şi bacteriile se grupează pe pudra de M. oleifera, scufundându-se şi decantându-se la fundul vasului. Totuşi, pentru a deveni potabilă, apa necesită purificare suplimentară: fierbere, filtrare prin nisip, sau plasare în bătaia soarelui pentru câteva ore (solarizare, vedeţi Folkard et al., 1999). Puteţi încerca tehnici similare în clasă (vedeţi caseta).

Deşi un studiu pilot a fost realizat cu succes la Lucrările de tratare a apei din Thyolo, Malawi în 1989-1994 (vedeţi Folkard & Sutherland, 2002), dezvoltarea de metode ulterioare de tratare industrială cu M. oleifera se bazează pe cunoaşterea precisă a proceselor care au loc pe durata purificării. Cercetătorii ştiu deja că ingredientul activ al seminţei este o proteină care ocupă 30-40% din greutatea sa. Există cel puţin două proteine care pot fi active: ele sunt solubile în apă şi au o moleculă destul de mică, aproximativ 6-16 Kda, astfel încât pot uşor difuza în afara săculeţilor de pânză. La concentraţii mari, proteinele se unesc cu soluţia datorită propriilor regiuni hidrofobe. Proteina absoarbe particulele de contaminanţi care astfel se grupează şi pot fi separate şi extrase.

Dar cum are de fapt loc această coagulare? Cercetători de la Universitatea Uppsala, Suedia şi de la Universitatea Botswanei, din Gaborone, şi-au propus să investigheze mai profund (vedeţi Kwaambwa et al., 2010). Ei au produs un extract pur cu toate proteinele solubile din seminţele de Moringa pentru a studia cum are loc absorţia la interfaţa dintre apă şi silex (dioxid de siliciu, SiO2), ca un model pentru interfaţa dintre apă şi particulele minerale.

Seminţe uscate de Moringa oleifera Pentru imagine, multumim Dr Majority Kwaambwa

Echipa – la Institutul Laue-Langevin^w2 din Grenoble, Franţa – a folosit o rază de neutroni într-o tehnică numită reflectometrie neutronică, pentru a măsura grosimea, densitatea şi asperitatea stratului de proteine ce se formează.

Cum lucrează această tehnică? Când vedeţi o pleliculă de petrol pe o baltă, puteţi distinge o varitate de culori irizate: lumina ricoşează (se difractă) atât la faţa de sus cât şi la faţa de jos a peliculei de petrol. Undele luminii reflectate vor fi uşor defazate, şi – în funcţie de grosimea peliculei de petrol – fie se vor cumula fie se vor anula, rezultând în culori diferite. Multe materiale sunt mai transparente la neutroni decât la lumină, iar lungimea de undă a radiaţiei neutronice este de aproape o mie de ori mai scurtă (0.2-2 nm) decât cea a luminii (aproximativ 0.5 µm), de aceea raza de neutroni poate măsura straturi de proteine având grosimea unei singure molecule.

În apropierea suprafeţei de silex, proteina M. oleifera se grupează foarte dens, într-un strat de aproximativ două molecule grosime (50 Å). Apoi, odată cu creşterea distanţei de la suprafaţa de silex, concentraţia proteinei absorbite scade rapid. Clicați pe imagine pentru a o mări Pentru imagine, multumim Maja Hellsing

Raza „albă” de neutroni este direcţionată către mostră, iar reflectivitatea ei este măsurată în funcţie de „culoarea” neutronilor (lungimea de undă), revelând câte molecule alcătuiesc grosimea acelui strat, cât de dens sunt aranjate acele molecule, şi cât de rugoasă este suprafaţa stratului. Prin experimentul M. oleifera, cercetătorii au aflat că proteinele din seminţe formează straturi dense cu grosime mai mare decât a unei molecule chiar şi la concentraţii reduse de până la 0.025 wt% – deci legăturile sunt foarte eficiente. Suprafaţa stratului este uimitor de fină, însă matricea de proteine M. oleifera nu este uniformă: ceva mai departe de suprafaţa silexului numărul de molecule de apă din jurul proteinei creşte, ceea ce poate fi înţeles ca o variaţie în densitate, ca măsurată prin reflexia neutronilor. Cele aflate sugerează că gruparea/coagularea este atât de eficientă deoarece proteina M. oleifera are tendinţa puternică de a se uni atât cu suprafeţele minerale cât şi cu alte molecule de proteine M. oleifera, chiar şi la concentraţii foarte reduse, datorită regiunilor hidrofobe şi datorită faptul că subgrupe diferite de sarcini opuse vor fi ionizate, chiar dacă pe ansamblu proteina este neutră din punct de vedere electric. Cercetările asupra proteinei M. oleifera continuă, pentru a obţine soluţia unui tratament de purificare a apei cât mai non-toxic şi mai biodegradabil, şi care să fie disponibil local şi la costuri mai reduse decât cel cu săruri de aluminiu. Problemele care se cer lămurite vizează aspecte precum: cât de multă proteină din seminţe este necesară, dacă alte proteine sau biopolimeri sunt potrivite, şi dacă prezenţa altor impurităţi în apă, precum detergenţii naturali, afectează procesul de purificare.

Domnul Balbir Mathur priveşte cu recunoştinţă astfel de cercetări ştiinţifice. „Simţim că arborele moringa este foarte important şi că merită să fie adus în atenţia specialiştilor care pot face cercetări mai amănunţite”, spune el. „Încă nu este (un arbore) foarte cunoscut în lumea vestică pentru că nu creşte acolo.” În viitor, copacul miracol ar putea să se ridice cu adevărat la nivelul renumelui său. „Moringa poate salva milioane de vieţi pe glob în anii ce vin”, spune Mathus. „Nici nu pot spune în cuvine cât de important este.”

Referințe

Folkard G, Sutherland J (2002) Development of a naturally derived coagulant for water and wastewater treatment. Water Science and Technology: Water Supply 2(5-6): 89-94

Folkard G, Sutherland J, Shaw R (1999) Water clarification using Moringa oleifera seed coagulant. In Shaw, RJ (ed) Running Water: More Technical Briefs on Health, Water and Sanitation pp 109-112. Rugby, UK: IT Publications. ISBN: 9781853394508

Ghebremichael KA et al. (2005) A simple purification and activity assay of the coagulant protein from Moringa oleifera seed. Water Research 39: 2338-2344. doi: 10.1016/j.watres.2005.04.012

Kwaambwa HM, Hellsing M, Rennie AR (2010) Adsorption of a water treatment protein from Moringa oleifera seeds to a silicon oxide surface studied by neutron reflection. Langmuir 26(6): 3902-3910. doi: 10.1021/la9031046

Mitchell WA et al. (2008) Stiinta pentru urmatoarea generatie: activitati pentru scoala primara. Science in School 10: 64-69. www.scienceinschool.org/2008/issue10/nextgeneration/romanian

Referințe in web

w1 – “Trees for Life International” constituie un forum internaţional despre beneficiile copaciilor şi plantelor, şi promovează de mulţi ani arborele moringa, trimiţând literatură şi informaţii către universităţi, ambasade şi guverne, dar producând şi materiale educaţionale pentru şcoli. Vedeţi: www.treesforlife.org

w2 – Pentru a afla mai multe despre Institutul Laue-Langevin (ILL), vedeţi: www.ill.eu

Informatii adiționale

Dacă v-a plăcut lectura acestui articol, atunci puteţi căuta şi alte articole din Science in School despre cercetări efectuate la ILL. Vedeţi: www.scienceinschool.org/ill

Sue Nelson este o renumită scriitoare şi comunicatoare de ştiinţă din Marea Britanie. Absolventă de fizică, Sue a studiat şi ştiinţa spaţiului şi astronomia la Universitatea din Michigan ca membru al Asociaţiei de Jurnalism Knidght Wallace (KWF) în 2002. Recent ea a absolvit cursul Nesta Dream Time de scriere a dramelor ştiinţifice. Relatările ei au apărut la televiziunea şi la radio-ul BBC. Co-autor al popularei cărţi de ştiinţă „How to Clone the Perfect Blonde” (Cum să clonezi blonda perfectă), Sue a scris şi pentru publicaţiile The Sunday Times, The Observer, The Guardian şi The Independent, şi are articole de opinii despre ştiinţă în revista Times.

Dr. Marlene Rau s-a născut în Germania şi a crescut în Spania. După ce a obţinut titlul de doctor în biologie la European Molecular Biology Laboratory (Laboratorul European de Biologie Moleculară) din Heidelberg, Germania, a studiat jurnalismul şi a intrat în domeniul comunicării de ştiinţă. Începând cu 2008, ea este unul dintre redactorii-şefi ai revistei Science in School.

Recenzie

Acesta este un articol incitant pentru minte, şi foloseşte ştiinţa teoretică (abilităţile de unire a ionilor, tehnicile de reflexie a neutronilor) pentru a explica o situaţie din viaţa reală (folosirea seminţelor pentru purificarea apei).

Ideile din acest articol pot fi folosite cu elevii/studenţii de toate vârstele pentru a derula lucrări practice inovatoare, evaluând corespunzător riscurile. Seminţele de M. oleifera pot fi achiziţionate prin Internet (dacă nu sunteţi destul de norocoşi să fie cultivate local) iar efectele lor la purificarea apei pot fi comparate cu cele ale altor seminţe. Sunt seminţele de M. oleifera mult mai bune? Tinerii se pot amuza măcinând diferite seminţe şi imaginând diverse metode de măsurare a proceselor de curăţare a apei.

Cei mai experimentaţi ar putea încerca să extindă cercetările şi folosind alte părţi ale seminţelor şi să le conjuge cu elemente de biochimie a seminţelor, sau să compare seminţe tratate prin metode diferite, de exemplu 'uscate' versus 'proaspete'. Cercetarea pe bază ştiinţifică a procesului de purificare folosind seminţe va fi în mod sigur provocatoare pentru tinerii cei mai capabili.

Acest articol se potriveşte bine într-un număr larg de subiecte curriculare: biologia seminţelor / biochimia extraselor; chimia purificării apei / comportamentul fizic al sărurilor; fizică – poate ceva legat de investigarea densităţii straturilor – şi căutarea de metode alternative. Ideea ar putea alcătui baza unui proiect inter-curricular cu lecţiile de ştiinţe sociale, datorită legăturii potenţiale cu problemele sustenabilităţii şi ale resurselor regenerabile.

Articolul este potrivit şi ca exerciţiu de înţelegere pentru elevi cu vârste de 16 ani sau mai mult. Iată o serie de întrebări ce se pot pune într-o lecţie de biologie:

• Moringa oleifera este una dintre cele 14 specii ale ‘copacului minune’. Care parte a numelui ştiinţific dă numele genului şi care pe cel al speciei?
  
  (Răspuns: genul: Moringa; specia: Moringa oleifera)


• În articol sunt menţionate o multitudine de folosiri ale arborelui moringa, inclusiv pentru medicină şi hrană. Care parte a arborelui poate fi folosită şi pentru care dintre întrebuinţările menţionate în articol.
  
  (Răspunsurile nu trebuie să fie precise, pentru că nu se aşteaptă ca elevii să ştie, însă ei trebuie să fie rezonabili în răspunsuri; de exemplu, uleiul de gătit din seminţe; pentru medicină orice parte a arborelui; fructul ca aliment; pesticide din frunze; detergent din rădăcini.)


• Moringa ‘creşte din nou după ce a fost tăiat’ şi ‘face fructe pe timp de secetă’. Ce adaptări credeţi că posedă aceşi copacii de Moringa pentru a realiza acestea?
  
  (Răspuns: nici aici nu trebuie aşteptate răspunsuri precise, însă elevii pot propune idei posibile, precum aceea că arborii răsar din seminţele care se scutură în timpul tăierii, sau că tăierea stimulează apariţia de lăstari lângă/din trunchi. Pentru a produce fructe pe durata secetelor arborele ar avea nevoie de rădăcini întinse (adânci sau întinse, precum cactuşii), sau de frunze cu rată mică de transpiraţie, sau de un mecanism pentru colectarea picăturilor de rouă, precum rădăcinile de suprafaţă.)

Acest articol poate constitui şi baza unor discuţii pe teme precum:

• Dovezi pentru susţinerea/infirmarea faptului că aluminiul este implicat în boli neurodegenerative


• Cele mai neobişnuite întrebuinţări ale plantelor


• Rolul mass-mediei în influenţarea alarmistă a publicului pe baze neîntemeiate ştiinţific (precum scăderea vânzărilor de cratiţe de aluminiu după ce s-a vehiculat ideea că ar fi dăunătoare)


• Subiecte cetăţeneşti şi/sau teme bazate pe disponibilitatea apei în lume.

Sue Howarth, Regatul Unit

---

Recomandările topice ale recenzorului: Biologie, Chimie, Biochimie, Fizică, Educaţie personală, socială şi Sănătate Vârste: 7-18 ani