Рис накапливает в себе мышьяк во время роста

Рис уже содержит неожиданно высокие уровни мышьяка, и с повышением температуры и уровня CO₂ они будут только расти. Поскольку миллионы людей зависят от риса как от основного продукта питания, это может привести к росту заболеваемости раком, диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Тем временем учёные ищут способы обезвредить эту климатическую бомбу.

Прямо под спокойной поверхностью рисового поля скрывается токсин, способный вызвать серьёзные проблемы со здоровьем у миллиардов людей, употребляющих рис.

Рис — один из основных продуктов питания, повседневная еда, составляющая основу рациона миллионов людей по всему миру. Он служит главным источником калорий и питательных веществ для более чем половины населения планеты, особенно в Азии, Латинской Америке и Африке. В сезон сбора урожая 2023–2024 годов во всём мире было потреблено около 520 миллионов тонн риса — примерно 1,4 миллиона тонн в день.

Какое блюдо из риса вы любите больше всего? Суши на обед? Ресторанное ризотто или чили кон карне? Рассыпчатый басмати с карри или жасминовый рис со свининой в кисло-сладком соусе? А может быть, вы готовы ждать ради сладкого рисового пудинга?

Какое бы блюдо из риса ни заставляло вас облизываться от удовольствия, всех их объединяет одно: они неожиданно токсичны. Вернее, токсичен не сам рис, а содержащийся в нём яд, который по мере продолжения глобального потепления может унести жизни миллионов людей. Под угрозой оказывается здоровье всего человечества.

Рис — важнейший продукт питания в мире. Небольшое рисовое зерно служит главным источником питания для более чем половины населения планеты, обеспечивая около 21% общего потребления калорий. Рис легко выращивать в больших количествах, он даёт высокий урожай калорий с одного гектара и обеспечивает значительную часть нашей ежедневной потребности в энергии и питательных веществах.

К счастью, исследователи уже нашли простые решения, которые способны не позволить токсину испортить всем нам удовольствие от риса.

Растения риса поглощают токсины

В некоторых азиатских странах, таких как Вьетнам, Камбоджа, Мьянма и Бангладеш, рис обеспечивает до 70% ежедневного потребления калорий. А сегодня 90% всего мирового риса выращивается в тропическом и субтропическом климате Азии — там, где много влаги и тепла.

Как сельскохозяйственную культуру рис выращивают на затопленных полях. Они обеспечивают растения достаточным количеством воды и питательных веществ и одновременно служат естественным средством борьбы с сорняками: другие растения не могут расти в лишённой кислорода водной среде.

Однако у переувлажнённой почвы есть один неприятный недостаток: растения риса поглощают токсины, в частности неорганический мышьяк.

Мышьяк — это металлоид, то есть элемент, свойства которого находятся где-то между свойствами металлов и неметаллов. В отличие от конструкционных металлов, многие металлоиды чрезвычайно токсичны; мышьяк печально известен своей ядовитостью. Его соединения использовались в средствах для защиты древесины, а исторически — и в качестве пестицидов. При естественном попадании в пищу мышьяк может вызывать тяжёлые заболевания и препятствовать нормальному развитию детей. А читатели классических детективов наверняка знают, что он способен накапливаться в организме. Ежедневное поступление даже небольших количеств неорганического мышьяка постепенно увеличивает его содержание в организме и со временем может привести к раку или сердечно-сосудистым заболеваниям.

Мышьяк естественным образом присутствует в земной коре, откуда высвобождается и распространяется в окружающей среде. В почве большая часть мышьяка связывается с оксидами железа, благодаря чему становится менее доступной и ограничивается количество мышьяка, которое корни растений способны поглотить.

Однако анаэробные бактерии, обитающие в насыщенной водой и лишённой кислорода почве рисовых полей, используют оксиды железа вместо кислорода для получения энергии. Эти бактерии играют важную роль в выращивании риса: одновременно они извлекают азот из атмосферы и обеспечивают основной — до недавнего времени остававшийся без внимания — механизм фиксации азота в почве рисовых полей. Но в процессе переработки оксидов железа бактериями неорганический мышьяк высвобождается и становится доступным корням растений.

Поэтому рис содержит гораздо больше неорганического мышьяка, чем культуры, растущие в обычной насыщенной кислородом почве, где природный мышьяк в большей степени остаётся связанным с оксидами железа. Исследование, проведённое в США в 2025 году, показало, что в 100 марках продаваемого в магазинах риса содержалось в 28 раз больше мышьяка, чем в других злаках, таких как киноа, пшеница или гречиха.

90% мирового риса выращивается в Азии, где влажность, жара и затопленные поля создают идеальные условия для роста риса.

Это уже давно известная проблема для здоровья человека, но новые исследования указывают на то, что в будущем накопление токсина может значительно усилиться.

Жара и CO₂ создают супер яд

Изменение климата несёт серьёзные последствия для выращивания риса. Учёным известно, что как повышение температуры, так и рост концентрации CO₂ могут негативно влиять на урожайность и питательную ценность риса.

В крупнейшем эксперименте такого рода команда китайских и американских исследователей под руководством специалистов Нанкинского института почвоведения Китайской академии наук (ISSAS) изучала, как климатические условия будущего повлияют на поглощение мышьяка растениями риса.

Эксперимент продолжался девять лет — с 2014 по 2023 год. Исследователи выращивали 28 различных сортов риса на экспериментальных полях недалеко от реки Янцзы, где могли контролировать температуру и уровень CO₂. Рис выращивали в четырёх разных условиях: на одном поле сохранялись нынешние температура и концентрация CO₂; на втором концентрацию CO₂ повышали на 200 ppm (частей на миллион молекул воздуха); на третьем температуру повышали на 2 °C; на четвёртом одновременно повышали и температуру, и концентрацию CO₂.

После сбора урожая данные показали, что рис, выращенный при более высокой температуре, содержал в среднем на 17% больше мышьяка, чем рис, выращенный при нынешних климатических условиях.

Углекислый газ служит для растений своего рода удобрением: он стимулирует рост, благодаря чему растения способны поглощать из почвы больше питательных веществ — и мышьяка. Однако повышенная концентрация CO₂ сама по себе не оказала значительного влияния на токсичность риса.

Но когда более высокая температура сочеталась с повышенной концентрацией CO₂, исследователи наблюдали максимальный эффект: рис, выращенный при обоих повышенных показателях, содержал в среднем на 50% больше мышьяка.

Одновременно анализ образцов почвы с экспериментальных полей показал, каким образом потепление увеличивает содержание мышьяка в рисе. Микроорганизмы в более тёплой почве становятся активнее и производят больше ферментов, способствующих образованию арсенита — более токсичной и легче поглощаемой формы мышьяка. На экспериментальных полях с повышенной температурой и концентрацией CO₂ обнаруживалось до шести раз больше копий бактериального гена arsC, отвечающего за фермент арсенатредуктазу. Бактерии используют этот фермент, чтобы превращать арсенат в арсенит, который они могут легче удалить из своих клеток и тем самым обезвредить. К сожалению, арсенит также гораздо легче проникает в растения риса, чем арсенат.

Рис может вызвать всплеск заболеваемости раком

Тревожные результаты исследователей теперь использованы в моделях, оценивающих будущее влияние риса на здоровье населения планеты. Выводы оказались крайне серьёзными. Ожидается, что увеличение поступления неорганического мышьяка с пищей в результате глобального потепления приведёт к росту заболеваемости раком.

Модели показали, что даже при нынешнем уровне содержания неорганического мышьяка в рисе примерно у 13,4 миллиона дополнительных жителей одного только Китая в течение жизни разовьётся рак к 2050 году.

Если же климат изменится согласно прогнозируемому сценарию, это число возрастёт до 19,3 миллиона. Помимо рака, на фоне увеличения количества неорганического мышьяка в рационе, по-видимому, будут расти показатели сердечно-сосудистых заболеваний и диабета. В сценарии, при котором концентрация CO₂ в атмосфере увеличится на 200 ppm, а рис будет выращиваться при температуре на 2 °C выше нынешней, число случаев рака лёгких и мочевого пузыря в крупнейших странах-производителях риса Азии может оказаться на 44% выше — при условии, что люди продолжат потреблять рис в нынешних количествах.

Осушить рисовые поля

Разумеется, исследователи уже активно ищут решения, которые помогут удерживать уровень мышьяка на низком уровне. Тревожное будущее требует инноваций как на рисовых полях, так и в лабораториях.

Мышьяк — серый хрупкий металлоид (элемент № 33), естественным образом токсичный в своих неорганических формах. Его перемещение через почву и воду часто происходит благодаря взаимодействию с соединениями железа.

Международная команда исследователей выясняет, можно ли вывести сорта риса с ограниченной способностью поглощать неорганический мышьяк, не нарушая при этом поглощение кремния, который является важным питательным веществом для растений риса. Кремний и мышьяк поглощаются через одни и те же белки в корнях риса, поэтому исследователи пытаются изменить участок ДНК растения, отвечающий за производство этих белков. Таким образом они надеются ограничить поглощение мышьяка, не перекрывая поступление кремния. В 2024 году им удалось снизить концентрацию мышьяка в зёрнах риса на 63%, не уменьшив урожайность.

Другое решение связано с новыми методами выращивания. В 2024 году индийская исследовательская группа обнаружила, что другой способ выращивания риса позволяет на 26% сократить поглощение неорганического мышьяка. Метод заключается в чередовании затопления и осушения рисовых полей. Это подавляет активность анаэробных бактерий, ответственных за образование легко усваиваемой формы мышьяка. Значительная часть анаэробных бактерий погибает во время осушения, а одновременно кремний становится более доступным в почве. В результате растения риса заполняют свои запасы питательных веществ кремнием, а не арсенитом.

Так что хорошая новость заключается в том, что исследователи ищут решения проблемы за десятилетия до того, как влияние растущего содержания мышьяка достигнет своего пика. С другой стороны, австралийские нормы в настоящее время допускают более высокий уровень мышьяка, чем рекомендуют Евросоюз и Всемирная организация здравоохранения. Если вы обеспокоены этим, можно варить рис в большом количестве воды, а затем сливать её — вместо традиционного способа приготовления, при котором вся вода впитывается в рис, или в дополнение к нему. Это позволяет заметно снизить содержание мышьяка. Так что вы по-прежнему можете наслаждаться суши и рисовым пудингом, пока наука продолжает искать решение этой проблемы.

Источник: Australian Science Illustrated, 2026, № 124.

Предыдущая статья:
Что превращает пчелу в царицу?