Преди пет години учени, копаещи в почвата и утайката около център за рециклиране на пластмаси в Япония, откриха бактерия, която се храни с популярния опаковъчен материал PET като енергиен източник, с помощта на двойка нарочно еволюирали ензими. Едно завладяващо откритие по онова време, ново проучване показа, че това е част от много по-широка тенденция, при която такива разграждащи пластмасата ензими се увеличават по брой и разнообразие в отговор на замърсяването с пластмаса по целия свят.
След това откритие в Япония през 2016 г., видяхме няколко други интересни постижения в това пространство. Първоначалната надежда беше, че чрез откриването на онези ензими, които позволяват на бактерията бързо да намали PET пластмасата в екологично чисти градивни елементи, в лабораторията могат да бъдат създадени още по-ефективни версии, които да образуват нови оръжия в борбата срещу замърсяването с пластмаса.
През 2018 г. група учени в САЩ се основава на това изследване, за да произведе проектиран ензим, който може да консумира пластмаси с около 20 процента по-голяма ефективност. Същият екип след това разработи още по-усъвършенствана версия през 2020 г., която те описаха като супер-ензим, който може да усвоява пластмасовите отпадъци с шест пъти по-висока скорост.
Разкрити са редица ензими с подобни способности, а ново изследване на екип от шведския технологичен университет Чалмърс показва, че това явление е широко разпространено. Изследователите анализираха проби от ДНК на околната среда, получени от стотици океански и земни места по света, като използваха компютърно моделиране, за да ги скринират за микробни ензими с потенциал да разграждат пластмасите.
Това разкри общо 30 000 ензима с потенциал да разграждат 10 вида обикновени пластмаси, като учените след това препоръчаха това с официални данни за концентрацията на пластмасово замърсяване в различни страни и океани. Оказа се, че някои от местата с най-голямо количество ензими са най-силно замърсените райони, като Средиземно море и Южен Тихи океан.
„Използвайки нашите модели, открихме множество доказателства, подкрепящи факта, че потенциалът на глобалната микробиома за разграждане на пластмаса корелира силно с измерванията на замърсяването с пластмаса в околната среда – значителна демонстрация за това как околната среда реагира на натиска, който оказваме върху нея,“ казва авторът на изследването Алексей Железняк.
Установено е, че ензимите са широко разпространени в океански и земни места, но с няколко интересни прозрения. Екипът открива по-високи концентрации на ензими, разграждащи пластмасата, на по-дълбоки нива в океана, което показва връзка с по-големите концентрации на микропластмаса, наблюдавани на тези дълбочини. По подобен начин е установено, че земните проби съдържат много повече пластмасови добавки на базата на фталати, заедно с ензими, за които е известно, че могат да ги разграждат, което показва връзка между двете.
„В момента много малко се знае за тези ензими, разграждащи пластмасата, и не очаквахме да открием толкова голям брой от тях в толкова много различни микроби и местообитания в околната среда. Това е изненадващо откритие, което наистина илюстрира мащаба на проблема“, обяснява Ян Зримек, първият автор на изследването.
Масовото производство на пластмаса е нараснало от около два милиона тона годишно до зашеметяващите 380 милиона през последните седем десетилетия и около осем милиона тона се измиват в океана всяка година. Въпреки че това даде на микробите значителен прозорец за развитие на еволюционни реакции към отпадъците в тяхната среда, ще са необходими много високоефективни ензими, за да изядат проблема. Но със значителни открития като това, книгата на учените продължава да се разширява.
„Следващата стъпка би била да се тестват най-обещаващите кандидати за ензими в лабораторията, за да се проучат отблизо техните свойства и скоростта на разграждане на пластмасата, която могат да постигнат“, казва Железняк. „Оттам можете да проектирате микробни общности с целенасочени функции за разграждане на специфичен полимер видове.”
Изследването е публикувано в списанието mBio.
Източник: Технологичен университет Чалмърс
.
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
