Наука: Нещодавно ідентифіковані бактерії розщеплюють твердий пластик

Дослідники ідентифікували вид бактерій, які використовують лише два ферменти для розщеплення міцного типу пластичного полімеру. Результати дослідження опубліковані у випуску журналу Science від 11 березня.

Полі(етилентерефталат), або ПЕТ, є дуже поширеним типом пластикового полімеру; він часто використовується в пластикових пляшках для води, і тільки в 2013 році в усьому світі було вироблено близько 56 мільйонів тонн ПЕТ. Однак, незважаючи на те, що ПЕТ може бути зручним матеріалом для людини, він дуже стійкий до біологічного розкладання, і накопичення ПЕТ в екосистемах по всьому світу, особливо в океанах, може забруднювати середовища проживання і завдавати шкоди дикій природі. На сьогоднішній день було виявлено дуже мало видів грибів – і жодної бактерії – здатних розщеплювати ПЕТ.

Мотивуючись накопиченням ПЕТ у навколишньому середовищі, Шосуке Йошида (Shosuke Yoshida) з Університету Кейо та його колеги шукали тип бактерій, які здатні перетравлювати пластичний полімер. “Мікробіологи знають, що мікроби можуть все”, – пояснив Йошида.

Дослідники зібрали 250 зразків навколишнього середовища, таких як ґрунт і мул, у дворі заводу з переробки ПЕТ-пляшок і проаналізували багато різних видів бактерій, які росли в цих зразках. Одна з нових бактерій, яку вони назвали Ideonella sakaiensis 201-F6, здатна майже повністю руйнувати тонку плівку ПЕТ через шість тижнів при температурі 30°C (або 86°F).

Штам бактерій 201-F6 використовує лише два ферменти для “поїдання” ПЕТ і розщеплення його до більш простих і екологічно чистих компонентів. Перший фермент (під назвою ПЕТ-аза) розщеплює ПЕТ до сполуки під назвою MHET. Другий фермент (так звана MHETаза) розщеплює МЕТ далі.

Зображення скануючого електронного мікроскопа показує ПЕТ-плівку, деградовану бактерією 201-F6 (вставка – непошкоджена ПЕТ-плівка). | Yoshida et al., (2016)

Хоча ідентифікація цієї бактерії, що харчується пластиком, є захоплюючою, багато таємниць оточує Ideonella sakaiensi 201-F6. “Ми здивовані наявністю цієї бактерії, яка розкладає і засвоює ПЕТ, комерційне виробництво якого було розпочато лише [трохи більше] 60 років тому, що означає, що за такий короткий час 201-F6 розвинула ефективну систему метаболізму ПЕТ”, – сказав Йошида.

Примітно, що ці ферменти 201-F6, які розщеплюють пластик, мають дуже мало генетичної схожості з найближчими спорідненими ферментами, що свідчить про те, що їхнє призначення могло з’явитися зовсім недавно. Це дослідження демонструє, як види можуть дуже швидко адаптуватися до змін у навколишньому середовищі.

Хоча здатність харчуватися пластиком є корисною для 201-F6, люди також можуть використовувати ферменти бактерії для розщеплення мас ПЕТ, що накопичилися в природі, хоча необхідно провести ще багато досліджень, перш ніж це зможе відбутися в комерційних масштабах.

“Багато речей залишаються нерозкритими, – пояснює Йошида. “Наприклад, хоча ПЕТ-аза показала більш високу ПЕТ-[деградуючу] активність, рівень активності насправді занадто низький для промислового застосування”.

“Ми повинні відповісти на такі фундаментальні питання, як, наприклад, чому ПЕТ-аза є більш активною і специфічною до ПЕТ порівняно з іншими ферментами, що розщеплюють ПЕТ”, – додав він, – “що може призвести до створення інженерного ферменту, придатного для практичного використання в майбутньому”.

Source: aaas.org