Мікроорганізми по всьому світу еволюціонують, щоб їсти пластик

Мікроби в океанах і грунтах по всьому світу еволюціонують, щоб харчуватися пластиком.

Дослідження стало першою широкомасштабною глобальною оцінкою потенціалу бактерій, що розкладають пластик, і показало, що кожен четвертий з проаналізованих організмів містив відповідний фермент, передає theguardian.com.

В ході дослідження було скановано понад 200 мільйонів генів, виявлених у зразках ДНК, взятих з навколишнього середовища, і виявлено 30 000 різних ферментів, які можуть розкладати 10 різних типів пластику.

Кількість і тип виявлених вченими ферментів відповідають кількості і типу забруднення пластиком у різних місцях.

Мільйони тонн пластику щорічно викидаються у навколишнє середовище, і забруднення зараз пронизує всю планету, від вершини Евересту до найглибших океанів. Скорочення кількості використовуваного пластику має життєво важливе значення, як і належний збір і перероблення відходів.

Але багато пластмас у цей час важко розкладаються і переробляються. Використання ферментів для швидкого розщеплення пластмас на їх будівельні блоки дозволить виготовляти нові продукти зі старих, скорочуючи потребу у виробництві первинного пластику. Нове дослідження надає безліч нових ферментів, які необхідно вивчити і адаптувати для промислового використання.

“Ми виявили безліч доказів, що підтверджують той факт, що потенціал глобального мікробіому, що руйнує пластик, сильно корелює з вимірами забруднення навколишнього середовища пластиком – важлива демонстрація того, як навколишнє середовище реагує на тиск, який ми чинимо на неї”, – сказав професор Олексій Железняк з Технологічного університету Чалмерса у Швеції.

«Ми не очікували знайти таку велику кількість ферментів у стількох різних мікробах і середовищах існування, – говорить Ян Зрімек з Університету Чалмерса. – Це дивовижне відкриття, яке дійсно ілюструє масштаб проблеми».

За словами дослідників, різке зростання виробництва пластику за останні 70 років з 2 млн тонн до 380 млн тонн на рік дав мікробам час еволюціонувати, щоб впоратися з пластиком. Дослідження, опубліковане у журналі “Мікробна Екологія”, почалося з складання набору даних з 95 мікробних ферментів, які, як вже відомо, розкладають пластик, часто зустрічається у бактерій на сміттєвих звалищах і у подібних місцях, багатих пластиком.

Потім команда шукала аналогічні ферменти у зразках ДНК навколишнього середовища, взятих іншими дослідниками з 236 різних місць по всьому світу. Важливо відзначити, що дослідники виключили потенційні хибнопозитивні результати, порівнюючи спочатку ідентифіковані ферменти з ферментами з кишечника людини, у якому, як відомо, немає ферментів, що розкладають пластик.

Близько 12 000 нових ферментів були виявлені у зразках океану, взятих у 67 місцях і на трьох різних глибинах. Результати показали стабільно більш високі рівні розкладаючих ферментів на більш глибоких рівнях, що відповідає більш високим рівням забруднення пластиком, які, як відомо, існують на більш низьких глибинах.

Зразки ґрунту були взяті з 169 місць у 38 країнах та 11 різних середовищ існування та містять 18 000 ферментів, що розкладають пластик. Відомо, що грунти містять більше пластмас з добавками фталату, ніж океани, і дослідники виявили більше ферментів, які атакують ці хімічні речовини у зразках суші.

Майже 60% нових ферментів не вписуються ні в один з відомих класів ферментів, кажуть вчені, припускаючи, що ці молекули розкладають пластмаси способами, які раніше були невідомі.

За словами вчених, майже 60% нових ферментів не вписуються ні в один з відомих класів ферментів, припускаючи, що ці молекули розкладають пластмаси способами, які раніше були невідомі.

“Наступним кроком буде тестування найбільш перспективних кандидатів на ферменти у лабораторії, щоб ретельно вивчити їх властивості та швидкість розкладання пластику, – сказав Олексій Железняк. – Ми могли б створити мікробні спільноти з цілеспрямованими функціями розкладання для певних типів полімерів”.

Перший жук, що поїдає пластик, був виявлений на японському звалищі відходів у 2016 році. У 2018 році, досліджуючи еволюцію комахи, вчені ненавмисно створили фермент, який ще краще руйнував пластикові пляшки. Подальші зміни у 2020 році збільшили швидкість деградації у шість разів.

Ще один мутантний фермент був створений у 2020 році компанією Carbios, яка розщеплює пластикові пляшки для вторинної перероблення за лічені години. Німецькі вчені також виявили бактерію, яка харчується токсичним поліуретановим пластиком, який зазвичай викидають на звалища.

Минулого тижня вчені у лабораторії виявили, що рівні мікропластика, які, як відомо, люди вживають в їжу, викликають пошкодження клітин людини.

Джерело

Вчені зафіксували надзвичайне явище у чорних дірах