Японські дослідники вперше виявили мікроорганізми, які ефективно атакують пластик, руйнуючи його практично без решти. За майже шість тижнів бактерія Ideonella sakaiensis спромоглася повністю розщепити фольгу з термопласту. Для цього вона використала невідомі дотепер ферменти, що розкладають пластик на його основні компоненти. Це відкриття вперше робить можливим біологічне розщеплення пластику, пишуть науковці в журналі Science.
Нововідкрита бактерія має допомогти зменшити кількість пластикового сміття на планеті
Землю забруднюють пластиковим сміттям у неймовірних масштабах: щороку в світі виробляють понад 300 мільйонів тонн полімерного матеріалу, з-поміж якого 50 мільйонів тонн – поліетилентерефталат (ПЕТ). З цієї речовини складаються насамперед пластикові пляшки, а також упакування всіх видів.
Проте проблема полягає в тому, що ПЕТ й інші подібні речовини не перегнивають. Навіть через десятки років пластикове сміття та мікропластик перебувають у морях і водоймах, а також в осаді напоїв, меді, солі.
Нещодавно Шосуке Йошіда (Shosuke Yoshida) з Кіотського Інституту технологій (Японія) зі своїми колеґами вперше виявили бактерію, що розщеплює ПЕТ. Її вислідили після того, як науковці спеціально, шукаючи мікроорганізми, оглянули 250 зразків пластикових відходів, а потім вирощували певні види мікробів на ПЕТ-плівках.
Спільнота бактерій, до якої входила Ideonella sakaiensis, виявилася особливо ефективною: «Пластикова плівка була сильно пошкоджена і через шість тижнів за температури 30 градусів розклалася практично повністю, – повідомив Йошіда. – Бактерії розкладали поверхню ПЕТ зі швидкістю 0,13 міліграм на квадратний сантиметр за день. 75% вуглецю з пластику перетворилося на CO2».
Як виявилося, бактерія Ideonella sakaiensis прикріплюється на поверхню поліетилену й атакує матеріал за допомогою дотепер невідомого ферменту PETase. Він руйнує хімічні сполуки в пластику.
Мікроби засвоювали продукти розкладу цієї реакції, й інший селективний фермент (MHETase) розкладав залишки на основні елементи – етиленгліколь й терефталеву кислоту. Зрештою бактерії розщепили і ці хімічні речовини, тож залишилися рештки лише в вигляді CO2, повідомляють науковці.
Цей процес розкладу є таким ефективним, що бактерія лише завдяки пластику задовольняє основні потреби в енергії та харчах. «Відкриття мікроба з багатьох причин переломне, – коментує відкриття біохімік Уве Борншеєр (Uwe Bornscheuer) з Тюбінгенського університету. – Дотепер було відомо лише про кілька ферментів, які демонстрували дуже незначну активність у розщепленні ПЕТ». До того ж вирішальною є здатність бактерії захоплювати гладеньку поверхню пластику.
Нововідкритий мікроб можна використовувати цілеспрямовано, аби позбутися відходів з природозахисною метою. Дізнавшись про залучені ферменти, науковці відкрили нові шляхи для переробки відходів: можна розробити методи, які б допомогли ізолювати складову ПЕТ терефталеву кислоту, щоби потім її використовувати повторно для синтезу ПЕТ. «Це було б, безперечно, істотним полегшенням для природного середовища, адже можна було б відмовитися від нафти, яку використовують для виготовлення цієї речовини», – каже Борншеєр.
Проте дотепер залишається загадкою, як і чому бактерії виробляють обидва дуже специфічні ферменти. ПЕТ перебуває в середовищі лише 70 років – для еволюційного перетворення його на нове джерело харчів було дуже мало часу. Якщо Ideonella sakaiensis освоїла свої ферменти за такий короткий час, тоді маємо приклад на диво швидкої еволюції.
Forscher entdecken erste plastikfressende Mikrobe
Scinexx.de, 11.03.2016
Зреферувала Соломія Кривенко
15.03.2016