Bakterije koje razgrađuju plastiku. Oznaka: bakterije jedu plastiku. Najjednostavniji ravni model ćelije od plastelina na kartonu

Grupa mikrobiologa i biohemičara iz Kine došla je do otkrića čiji se značaj za ekologiju planete i čitavog čovječanstva teško može precijeniti. Pronađene su bakterije koje se hrane plastikom, uključujući polietilen. On ovog trenutka Ovo je prvo svjetlo u rješavanju problema nastale globalne ekološke krize.

Do otkrića su došli naučnici sa Univerziteta Beihang, koji se nalazi u Pekingu. Međutim, kako napominje šef naučne grupe Jan Yang: „U početku ovo nije bila ciljana studija, pomogla mi je slučajnost.” Jednog dana, u svojoj kuhinji, za koju biohemičar priznaje da je bila u neredu, primijetio je plastičnu vrećicu prosa. U njemu su se rojile mnoge male ličinke, a sam paket postao je kao da je izrešetan mecima iz mitraljeza. Ovo je navelo Janga da poveruje da su ove gusjenice bile u stanju probaviti polietilen.

Ove ličinke pripadale su poznatom poljoprivrednom štetniku, južnom žitnom moljcu (lat. Plodia interpunctella), koji je rasprostranjen gotovo u cijelom svijetu. Nekoliko jednostavnih eksperimenata otkrilo je da gusjenice Plodia interpunctella zapravo jedu i, što je još važnije, probavljaju plastične proizvode. Ali pokazalo se da je zasluga samih larvi u tome vrlo osrednja.

Lijevo: odrasli moljac Južni žitni moljac. Desno: njegova larva. U crijevima potonjeg otkrivene su nove bakterije

Pravi jedači plastike bili su u crijevima moljca - to su bila dva do tada nepoznata soja bakterija. Kao test, ovi mikroorganizmi su stavljeni na plastičnu foliju. Nakon 28 dana, uzorak filma je pregledan pod mikroskopom i pokazao je uočljive znakove oštećenja: izdužene brazde i udubljenja do 0,4 µm dubine. Snaga polietilena, kao i sposobnost odbijanja vode, smanjena je za gotovo 2 puta. Nakon još mjesec dana, masa filma se smanjila za nešto više od 10%, a molekularna težina polimernih veza za 13%. Drugim riječima, naučnici su dobili prve čvrste dokaze o postojanju bakterija koje se hrane plastikom, kao i o podložnosti ove druge biorazgradnji (biorecikliranju).

Glavna vrijednost otkrivenih mikroorganizama je u tome što nema potrebe za bilo kakvom prethodnom obradom plastike, a posebno polietilena. U ovom slučaju, trebate samo postaviti bakterije na plastiku i one će obaviti svoj posao.

Već nezamisliva količina plastičnog otpada povećava se godišnje za 100-140 miliona tona. Sam po sebi, takav otpad se praktički ne razgrađuje, pa će se akumulirati dok čovječanstvo ne pronađe način da se s njim "bori".

Potencijal otkrića kineskih naučnika jednostavno je ogroman. Njegov dalji razvoj trebao bi biti preduvjet za razvoj prvih metoda čiste biorecikliranja nevjerovatno postojanog i toksičnog plastičnog otpada, koji je našoj planeti preko potreban.

Ozbiljnost trenutne situacije najbolje govore mrlje smeća u okeanima (The Great Pacific Garbage Patch). Može pomoći da se razviju nove tehnologije za reciklažu plastičnog otpada i malo poboljša trenutna situacija nova vrsta bakterije koje se hrane plastikom.

Do otkrića su došli japanski istraživači.

Prema njihovim riječima, mikroorganizam je zanimljiv prvenstveno zbog svoje sposobnosti da reciklira uobičajenu vrstu plastike poznate kao PET (polietilen tereftalat plastike). Direktno sebe probavni proces plastičnost u bakteriji nastaje sporo, pa su kratkoročni izgledi za otkriće još uvijek prilično nejasni, ali daljnja istraživanja bakterije, koja se, inače, zove Ideonella sakaiensis 201-F6, mogu dovesti do pojave novih sigurne načine reciklaža plastike.

Vrsta plastike koja je omiljena poslastica Ideonella sakaiensis, polietilen tereftalat, odlikuje se lakoćom, čvrstoćom i sposobnošću zadržavanja tečnosti. Ovaj materijal se vrlo često koristi za izradu posuda za tekuće proizvode - razne posude i boce. Napominjemo da je samo u 2013. godini u svijetu proizvedeno oko 56 miliona tona PET plastike, od čega je samo polovina reciklirana.

Svojstva koja čine PET tako privlačnim materijalom za različite kompanije - čvrstoća i otpornost na vlagu - također predstavljaju ogromnu prijetnju okolišu. Ovaj materijal ima veoma dug period poluraspada i stoga se akumulira u obliku deponija na kopnu iu okeanu.

Vjeruje se da za potpuna razgradnja tipičnoj plastičnoj boci potrebno je oko 450 godina, i dok se neke plastike brže razgrađuju u okeanu, one oslobađaju štetne kemikalije dok se razgrađuju hemijske supstance, što dodatno pogoršava ekološku situaciju.

Nova vrsta bakterija koje jedu plastiku otkrivena je prosijavanjem 250 uzoraka PET-a prikupljenih iz postrojenja za reciklažu plastike. Ovo stoji u članku o rezultatima istraživanja objavljenom u časopisu Science. Istraživači su tražili dokaze o raspadanju materijala među uzorcima i na kraju su otkrili I. sakaiensis.

Bakterije ove vrste luče dva enzima koji razgrađuju ovo jedinjenje u ekološki prihvatljive supstance - tereftalnu kiselinu i etilen glikol. Istina, to se ne dešava vrlo brzo. Studija je pokazala da je bakterijama bilo potrebno šest sedmica da potpuno probave mali komad folije od polietilen tereftalata niske kvalitete. Odnosno, proizvodima napravljenim od kvalitetnijeg PET-a bit će potrebno još više vremena da se razbiju.

Moguće je da će u budućnosti naučnici pronaći način da ubrzaju ovaj proces. U sljedećem članku objavljenom u istoj Science, profesor bioinženjeringa Uwe Bornscheuer piše da naučnici moraju otkriti porijeklo ovih enzima koje luče bakterije, tačnije, da li su oni manifestacija evolucije.

Prema Bornscheueru, ova vrsta plastike postoji u prirodi tek 70 godina, a moguće je da su se enzimi prilagodili novoj stvarnosti i naučili je koristiti kao izvor hrane koji pruža “prednost preživljavanja”. Naučnik piše da je evolucija u tako kratkom vremenu vrlo rijetka, iako se to već dešavalo i ranije, a dodatna istraživanja mogu dovesti do pojave novih efikasne načine borba protiv PET plastike.

U intervjuu za The Wall Street Journal, Bornscheuer je napomenuo da bi, teoretski, ove bakterije mogle ubrzati razgradnju plastike na deponijama.

Pretplatite se na Quibl na Viberu i Telegramu da budete u toku sa najzanimljivijim događajima.

PET boce

Matt Montagne/Flickr

Japanski biolozi pronašli su novi soj bakterija koji može prerađivati ​​polietilen tereftalat (PET), jednu od najčešćih vrsta plastike. Članak se može naći u časopisu Nauka, koje je ukratko saželo Američko udruženje za unapređenje nauke.

Autori su prikupili nekoliko stotina uzoraka zemlje i prljavštine u blizini postrojenja za reciklažu PET boca i analizirali koje vrste bakterija žive u takvim uslovima. Među uzorcima, biolozi su uspjeli izolirati soj bakterija Ideonella sakaiensis 201-F6, koji je mogao hidrolizirati plastiku pomoću posebnih enzima. Prema autorima, ove bakterije su u stanju da obrađuju tanak (0,2 milimetara) film polietilen tereftalata za šest sedmica na temperaturi od 30°C. Važno je napomenuti da organizmi ne samo da razgrađuju polimer, već ga koriste i za energiju.

Film od polietilen tereftalata uništen bakterijama

Bakterije hidroliziraju polimer u dvije faze. U prvoj fazi se pretvara u supstancu male molekularne težine, ester monohidroksietil tereftalne kiseline. Za ovu transformaciju odgovoran je enzim koji naučnici nazivaju PETase. Monomer se zatim razlaže sljedećim enzimom, METazom, što rezultira stvaranjem tereftalne kiseline i etilen glikola, čije su daljnje transformacije dobro opisane.

Shema metabolizma polietilen tereftalata

Yoshida et al. / Nauka, 2016

Autori primjećuju da PETaza nema bliske analoge u srodnim bakterijama, što može ukazivati ​​na brzu evoluciju. Prema mišljenju biologa, to još jednom potvrđuje različite vrste sposoban da se vrlo brzo prilagodi promjenama okoline.

Iako je aktivnost enzima mnogo veća od drugih analoga koji mogu razgraditi plastiku, još uvijek nije dovoljno efikasan za komercijalnu upotrebu. Autori se nadaju da će dobiti odgovor na pitanje šta ga čini aktivnijim – to bi moglo pomoći u stvaranju novih, umjetnih enzima uz pomoć kojih se brzo iskorištavanje kućni otpadće postati moguće.

Vladimir Korolev

5 Ocjena 5.00

- 5.0 od 5 na osnovu 3 glasa

Učenik uzgaja bakterije koje prerađuju plastiku

Uskoro se pitanje brzog uništavanja deponija polimernih materijala može u potpunosti riješiti zahvaljujući otkriću 23-godišnje postdiplomce Odsjeka za primijenjenu biologiju i mikrobiologiju Anne Kashirskaya iz Astrahana.

Eksperiment mladog naučnika trajao je skoro deceniju. Anna je počela da radi sa bakterijama još 2006. godine, kada je pohađala časove u klubu „Mladi mikrobiolog“ pri ASTU. Danas sama Kaširskaja predvodi mlade talente koji pohađaju ovaj krug. Za to vrijeme uspjela je izolirati bakterije koje su gotovo potpuno rastvorile polimerni materijal u vodi.

Njegovo otkriće izazvalo je zanimanje ne samo među stručnjacima. Rad Kaširske visoko je cijenio regionalno rukovodstvo, posebno guverner regije Astrakhan, Aleksandar Žilkin, koji je obećao da će u potpunosti podržati ne samo Anu, već i druge mlade astrahanske naučnike.

Ana kaže sledeće:

„Moja porodica je najobičnija: mama, tata, mlađi brat. Niko nije povezan sa naukom, iako je i moj mlađi brat počeo da pohađa kreativno udruženje „Mladi mikrobiolog“ pod mojim rukovodstvom. Pored postdiplomskih studija, asistent sam i vodeći inženjer na Katedri za primijenjenu biologiju i mikrobiologiju ASTU. Direktor sam „Mladog mikrobiologa“, gdje sam i sam započeo studije mikrobiologije. Imam puno hobija. WITH rano djetinjstvo studirao vokal, učestvovao na mnogim regionalnim i sveruskim takmičenjima. Osim toga, studirao sam na muzička škola u klaviru i gitari. Igrao sam odbojku 11 godina. Volim i da šijem mekane igračke.”

Problemi životne sredine ne ostavljaju ljude ravnodušnima. Postoji mnogo načina za recikliranje plastični otpad. Najčešće je to obično spaljivanje ili sahranjivanje. Razumijete da ovo uzrokuje ozbiljnu štetu okruženje. Trenutno javnost aktivno pokušava promovirati „zelene tehnologije“. raznim poljima(ekološko biogorivo, biopakovanje, itd.). Iskreno se nadam da će moj razvoj dobiti svoj logičan završetak i implementaciju u ekologiju našeg regiona, a možda čak i Rusije, a time će se smanjiti opterećenje koje se stavlja na biosferu od tolike količine nagomilanog plastičnog otpada. Naravno, želio bih implementirati rješenje zasnovano na mom razvoju u cijeloj zemlji. Može se periodično prskati po deponijama gdje se skladišti sav polimerni otpad. I pečurke bi ga postepeno uništavale. To bi uvelike ubrzalo proces raspadanja plastike. Usput, proizvodi raspadanja mogu se koristiti kao gnojiva. Dakle, rezultat je proizvodnja bez otpada.”

MOSKVA, 11. marta - RIA Novosti. Japanski molekularni biolozi otkrili su neobičnu bakteriju koja može "pojesti" lavsan i druge vrste plastike, te iz njih izdvojiti enzime odgovorne za razgradnju ovih polimera, navodi se u članku objavljenom u časopisu Science.

Svake godine otprilike 300 miliona tona plastičnog otpada završi na deponijama na Zemlji, od čega većinu ne razlažu mikrobi u tlu i ostaje gotovo netaknut desetinama ili čak stotinama godina. Mnoge plastične čestice završavaju u vodama svjetskih okeana, gdje ulaze u stomak riba i ptica i često uzrokuju njihovu smrt.

Kenji Miyamoto sa Univerziteta Keio u Jokohami, Japan, i njegove kolege pronašli su način da eliminišu veći dio ove gomile smeća proučavajući kako različite zajednice bakterija reagiraju na prisustvo polietilen tereftalata (PET). Ovaj termoplast, poznat i kao lavsan, koristi se u proizvodnji plastične boce, odjeća, film i drugi mediji za pohranu. PET čini jednu šestinu ukupnog plastičnog otpada na Zemlji.

Tokom istraživanja, naučnici su napravili nekoliko izleta u prirodu, gdje su uspjeli pronaći i izvući više od 250 fragmenata plastičnog otpada, od kojih su neki imali tragove djelomičnog raspadanja. Biolozi su analizirali genome bakterija koje su živjele u tlu pored ovih plastičnih čestica i pokušali među njima identificirati one koje su se mogle hraniti PET-om. Da bi se to postiglo, mikrobne kulture su posađene na tanke polimerne filmove.

Naučnici su imali sreće - otkrili su da obična zemljana bakterija Ideonella sakaiensis može živjeti na 100% "dijeti" lavsana i razgraditi njegove molekule na vodu i ugljični dioksid.

Naučnike zanima kako ova bakterija koja "jede plastiku" razlaže PET lance na pojedinačne jedinice i jede ih. Da bi odgovorili na ovo pitanje, biolozi su analizirali mikrobnu DNK strukturu i otkrili da su samo dva enzima odgovorna za uništavanje plastike.

Prva - takozvana PEPaza - razlaže duge polimerne veze u "cigle" od jedne molekule etilen glikola i tereftalne kiseline čak i prije nego što plastika uđe u bakteriju. Drugi enzim, MHET hidrolaza, razlaže ove jedinice u etilen glikol i tereftalnu kiselinu, koje mikrob potom koristi u svojoj životnoj aktivnosti.

Proces razgradnje plastike teče prilično sporo - bakterije su "dovršile" film koji su im naučnici ponudili samo šest sedmica nakon početka eksperimenta. Ali s obzirom na to da takav plastični otpad "živi" na deponijama oko 70-100 godina, dodavanje kolonija Ideonella sakaiensis na gomile smeća može značajno ubrzati njegovu razgradnju. Osim toga, naučnici sugeriraju da se sintetičke verzije enzima mogu koristiti za recikliranje i uništavanje plastike.