Японські вчені виявляють вид бактерій, здатних розкласти пластик. Знахідка може послужити для боротьби з однією з найбільших проблем забруднення на планеті.

бактерії

Пластик був тим матеріалом, на якому спиралася велика частина економічного розвитку другої половини 20 століття. Він твердий, стійкий, з точною еластичністю, прозорий за бажанням. але ті самі характеристики - це те, що робить це дуже довговічний в природних умовах, коли не належним чином управляється ним. Або те саме, він не піддається біологічному розкладанню, жоден живий організм не здатний живити та деградувати цю похідну нафти. Або, принаймні, до цього часу вчені не знали про людей, здатних це зробити.

Наукова група з Кіотського технологічного інституту (Японія) нещодавно виявила бактерію, невідому на сьогоднішній день здатний перетравлювати і засвоювати його, Тобто, він може жити на ПЕТ (поліетилентерефталаті), одному з пластмас, який найбільше використовується харчовою промисловістю для розливу мінеральної води, безалкогольних напоїв, олій або фармацевтичних продуктів.

Мікробіологам вже були відомі деякі повідомлення про розкладаність ПЕТ на рідкісних прикладах, таких як деякі ниткоподібні гриби, культивовані в мінеральних середовищах, що містять цей пластик. Але ні в якому разі не було можливо оцінити швидкість росту цих мікроорганізмів або кількість цього синтетичного продукту, яку вони могли засвоїти.

Після виявлення ці організми, що мають необхідний ферментативний механізм для розкладання пластмас, можуть служити екологічним методом біоремедіації для знезаражувати екосистеми, заповнені погано керованою упаковкою і викинуті в море або природні зони. З цієї причини група дослідників під керівництвом Кохей Ода та Шосуке Йошида з Кіотського технологічного інституту вирішила вийти і взяти проби в середовищах, забруднених пластмасою.

«Ми зібрали 250 зразків у всіх типах середовищ, забруднених частинками ПЕТ, таких як ґрунт, осад, стічні води або активний мул із заводу з переробки пластикових пляшок», - говорить Йошида у роботі, нещодавно опублікованій у журналі Science. Всі вони були проаналізовані в пошуках мікроорганізмів, які могли б використовувати цей пластик як основне джерело вуглецю для розвитку своєї життєдіяльності, або що те саме годувати та вирощувати.

Лише один із зразків, відібраних з осаду з переробного заводу, містив інший набір мікробів, які, здавалося б, могли процвітати на середовищі живлення ПЕТ, розробленому дослідниками. “Мікроскопія виявила нам, що цей консорціум, який утворився в ПЕТ-плівці, що міститься в живильному середовищі, яке ми називаємо номером 46, містив суміш бактерій, дріжджоподібних клітин та найпростіших, тоді як рідина в живильному середовищі була практично прозорою ", кажуть дослідники.

Нарешті, вченим вдалося виділити - на основі розведень цього препарату № 46 - єдиний бактеріальний штам, відповідальний за деградацію ПЕТ, нового виду, що належить до вже відомого роду - Ideonella, якого вони назвали Ideonella sakaiensis.

Як вони могли бачити, ПЕТ розкладався зі швидкістю 0,13 міліграма на квадратний сантиметр на добу при температурі 30 градусів, що є дуже поширеним явищем у багатьох місцях Землі. Але чи була ця швидкість високою чи незначною, якщо задуматися про її застосування для знезараження природної території? Висновки Йошиди, Оди та решти їх команди були дуже вагомими: бактерії здатні майже повністю розкласти тонку ПЕТ-плівку всього за шість тижнів при цій температурі 30 градусів, за словами самих дослідників.

Ода та його колеги хотіли зробити ще один крок далі, щоб спробувати з’ясувати біологічні процеси, які дозволяють цей мікроорганізм їжте цей пластик з такою ефективністю, якої ніколи раніше не бачили. І їм це вдалося. Вони виявили фермент, який називається ISF6_4831-, який працює у присутності води, щоб розбити ПЕТ на проміжну речовину, яка, у свою чергу, розкладається другим білком - із назвою, настільки ж складною, як і попередня, ISF6_0224 - яка здатна розбиття проміжних на більш прості та доброякісні компоненти з екологічної точки зору, такі як етиленгліколь та терефталева кислота.

Завдяки потужним електронним мікроскопам вчені також змогли це перевірити бактерії розвивають придатки між пластичним шаром та собою що може дозволити секрецію цих ферментів на поверхні ПЕТ.

«Асиміляція ПЕТ бактерією I. sakaiensis може бути дуже корисно для виведення цього нафтопродукту з навколишнього середовища», - пише Уве Т. Борншюер, науковий співробітник Інституту біохімії Університету Грайфсвальда (Німеччина) у статті, яка супроводжує дослідження. "Крім того, якщо терефталеву кислоту вдасться відновити та використати повторно, це означало б значну економію у виробництві нових пластмас, яка не потребувала б використання нафтових похідних знову", - пояснює Борншеуер.

Однак експерти з біологічної дезактивації забруднених просторів вважають, що для її практичного застосування ще потрібно пройти довгий шлях. "Робота дуже цікава і об'єднує інших у цій галузі. Було знайдено кілька мікроорганізмів, здатних руйнувати пластичні матеріали, але ще багато чого слід зробити для перенесення цих знахідок на широкомасштабну біоремедіацію", - запевняє цю газету Марія Хосе Лопес, дослідник в галузі мікробіології Університету Альмерії.