Бактерии, поедающие пластик, могут спасти планету от загрязнения
Ученые из Японии вывели бактерии, который способны в прямом смысле слова, поедать пластик, включая пластиковые бутылки. Как это работает? Эти бактерии, в случае их использования в центрах переработки, способны переваривать пластмассы, изготовленные из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) и при этом могут «пережевывать» пластик весьма и весьма эффективно.
Пластики ПЭТ являются самым часто используемым материалом для упаковки продуктов питания и напитков. Этот вид пластика легкий, он может быть повторно использован, и он одобрен FDA. Однако, обычно эти пластмассы выбрасываются, а не перерабатываются. Только 25 процентов пластмассы, произведенной в Соединенных Штатах Америки, попадает на переработку.
Каждый год на свалки Земли попадает примерно 300 миллионов тонн пластикового мусора, большая часть которого не разлагается почвенными микробами и остается в почти нетронутом виде на протяжении десятков и даже сотен лет. Многие частицы пластика оказываются в водах мирового океана, где они попадают в желудки рыб и птиц и часто становятся причиной их гибели.
Кендзи Миямото (Kenji Miyamoto) из университета Кейо в Йокогаме (Япония) и его коллеги нашли способ уничтожить весомую часть этой "мусорной кучи", изучая то, как различные сообщества бактерий реагируют на присутствие полиэтилентерфталата (PET). Этот термопластик, также известный как лавсан, применяется при изготовлении пластиковых бутылок, одежды, кинопленки и прочих носителей информации. На долю PET приходится шестая часть всего пластикового мусора на Земле.
В ходе исследований ученые совершили несколько походов на природу, где им удалось найти и извлечь более 250 фрагментов пластикового мусора, часть которых несла на себе следы частичного разложения. Биологи проанализировали геномы бактерий, живших в почве рядом с этими частицами пластика, и попытались выделить среди них те, которые способны питаться PET. Для этого культуры микробов высадили на тонкие пленки из полимера.
Ученым улыбнулась удача - они обнаружили, что обычная почвенная бактерия Ideonella sakaiensis способна жить на стопроцентной "диете" из лавсана и разлагать его молекулы на воду и углекислый газ.
Ученые заинтересовались, как эта "пластикоядная" бактерия разлагает цепочки PET на одиночные звенья и поедает их. Для ответа на этот вопрос биологи проанализировали структуру ДНК микроба и выяснили, что за уничтожение пластика отвечают всего два фермента.
Первый - так называемая ПЭФаза - разлагает длинные звенья полимера на "кирпичики" из одной молекулы этиленгликоля и терефталевой кислоты еще до того, как пластик попадает в бактерию. Второй фермент, МГЭТ-гидролаза, разлагает эти звенья на этиленгликоль и терефталевую кислоту, которые затем используются микробом в его жизнедеятельности.
Процесс разложения пластика протекает достаточно медленно - бактерии "доели" пленку, которую им предложили ученые, только через шесть недель после начала эксперимента. Но учитывая то, что подобный пластиковый мусор "живет" на свалках примерно по 70-100 лет, добавление колоний Ideonella sakaiensis в мусорные кучи может заметно ускорить его разложение. Кроме того, ученые предполагают, что для переработки и уничтожения пластика можно использовать и синтетические версии ферментов
Поскольку пластик дешев для производства, компаниям проще производить новую тару, чем перерабатывать уже бывшую в употреблении. Именно поэтому, вопрос создания некого механизма, который могу бы перерабатывать пластик, стоял очень остро.
А в результате японские ученые вывели бактерии, которые могут переваривать пластик и расщеплять его на компоненты, из которых он изготовлен. Это выгодно и интересно по нескольким причинам: многие пластиковые контейнеры могут быть переработаны только один раз, а это значит, что компания в любом случае необходимо создавать новый пластик.
Бактерии решают эту проблему - они расщепляют пластик на компоненты, из которых можно произвести новые пластиковые изделия, при этом не производя нового пластика и не расходуя ресурсы!
Изучая бактерии, выведенные их коллегами, британские ученые отметили, что в перспективе можно улучшить способность бактерий переваривать пластик!
- Это может приблизить нас к решению проблемы пластикового мусора, - уверен профессор Джон МакГихан из Университета Портсмута.
Насколько такой вариант переработки будет эффективен и успешен покажет только время, ведь сейчас японским ученым предстоит еще много времени потратить на тестировании своей идеи