受砷汙染的地下水和土壤影響著全球數百萬人；如果這種物質進入飲用水和農作物，會導致皮膚損傷、癌症和其他疾病。但是，中華鳳尾蕨Pteris vittata天然積累的砷含量足以殺死大多數其他生物——並且不知何故它仍然能夠茁壯成長。這種耐受性背後的機制長期以來一直是一個生物化學難題。
現在，普渡大學的植物研究人員喬迪·班克斯和蔡超以及他們的同事已經解釋了這是如何發生的。班克斯說，透過將這種蕨類的基因拼接到其他植物中，生物工程師有一天可能會利用其能力來幫助清理受汙染的區域。
班克斯注意到，當這種蕨類植物遇到砷時，它的三個基因變得更加活躍。為了測試它們是否是其耐受性的幕後推手，她使用了一種常見的生物技術來“關閉”幾個樣本中的每個基因——這些樣本在暴露於毒素時死亡。然後，她和她的團隊使用顯微鏡追蹤這些基因在該物種中編碼的蛋白質，重建這些蛋白質如何協同工作，以收集和中和砷，因為砷會穿過植物的葉片。
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其中一種蛋白質 GAPC1 存在於許多生物體中，並利用磷酸鹽幫助分解糖類以獲取能量。砷酸鹽是土壤中發現的砷的形式，它之所以有毒，是因為它會在此過程中取代磷酸鹽，從而阻止能量產生。但在蕨類植物中，GAPC1 具有略微不同的結構，使其能夠化學結合砷酸鹽。另一種名為 OCT4 的蛋白質，由其他基因之一編碼，有助於將捕獲的砷酸鹽跨膜穿梭到細胞內稱為囊泡的微小結構中。在囊泡內部，由第三個基因編碼的蛋白質 GST 將砷酸鹽轉化為稱為亞砷酸鹽的形式。研究人員發現，囊泡將這種化合物轉移到植物的某些部位，在那裡它安全地積累起來，作為防禦飢餓昆蟲的手段。他們的研究發表在 5 月份的《當代生物學》雜誌上。
2016 年，佛羅里達國際大學的生物化學家巴里·羅森（未參與這項新研究）在一種耐砷細菌銅綠假單胞菌中發現了一種捕獲和中和毒素的過程，該過程使用了幾乎相同的基因。蕨類植物將亞砷酸鹽捕獲在專門的細胞中，而細菌則將其泵迴環境中。“證明這種非常新穎的機制也適用於植物和細菌，”羅森說，“表明生物體已經進化出一種方法來繞過砷酸鹽產生毒性的主要方式。”