ورودباکتری هایی که پلاستیک را تجزیه می کنند. برچسب: باکتری ها پلاستیک می خورند ساده ترین مدل قفس پلاستیکی تخت روی مقوا
گروهی از میکروبیولوژیست ها و بیوشیمیست ها از چین به کشفی دست یافته اند که به سختی می توان اهمیت آن را برای اکولوژی سیاره و کل بشریت دست بالا گرفت. باکتری هایی پیدا شده اند که از پلاستیک، از جمله پلی اتیلن تغذیه می کنند. در این لحظهاین اولین چراغ در حل مشکل بحران زیست محیطی در حال ظهور جهانی است.
این کشف توسط دانشمندان دانشگاه بی هانگ که در پکن قرار دارد انجام شد. با این حال، همانطور که رئیس گروه علمی، جان یانگ، خاطرنشان می کند: "در ابتدا، این یک مطالعه متمرکز نبود، این موردی بود که به من کمک کرد." یک بار در آشپزخانه خود، که به اعتراف بیوشیمی دان، آشفته است، او توجه را به یک کیسه پلاستیکی با ارزن جلب کرد. لاروهای کوچک زیادی در داخل آن ازدحام می کنند و خود بسته انگار با مسلسل پر شده است. این امر یانگ را به این باور رساند که این کاترپیلارها قادر به هضم پلی اتیلن هستند.
این لاروها متعلق به یک آفت کشاورزی شناخته شده، شب پره انباری جنوبی (lat. Plodia interpunctella) بودند که تقریباً در سراسر جهان گسترده است. در چند آزمایش ساده، می‌توان دریافت که کرم‌های Plodia interpunctella واقعاً محصولات پلاستیکی را می‌خورند و مهمتر از آن هضم می‌کنند. اما معلوم شد که شایستگی خود لاروها در این امر بسیار متوسط است.
سمت چپ: پروانه بالغ پروانه انبار جنوبی. سمت راست: لارو او. در روده دومی، باکتری های جدیدی کشف شد
خواران واقعی محصولات پلاستیکی در روده پروانه بودند - اینها دو گونه باکتری قبلا ناشناخته بودند. به عنوان آزمایش، این میکروارگانیسم ها روی یک فیلم پلی اتیلن قرار گرفتند. پس از 28 روز، نمونه ای از فیلم زیر میکروسکوپ مورد بررسی قرار گرفت، علائم قابل توجهی از آسیب وجود داشت: شیارهای مستطیلی و فرورفتگی تا عمق 0.4 میکرون. استحکام پلی اتیلن و همچنین توانایی دفع آب تقریباً 2 برابر کاهش یافت. یک ماه بعد، جرم فیلم کمی بیش از 10٪ کاهش یافت و وزن مولکولی پیوندهای پلیمری - 13٪. به عبارت دیگر، دانشمندان اولین شواهد محکمی را از وجود باکتری هایی که از پلاستیک تغذیه می کنند و همچنین حساسیت دومی به تخریب بیولوژیکی (بیوتیلیزاسیون) دریافت کرده اند.
ارزش اصلی میکروارگانیسم های شناسایی شده در این واقعیت نهفته است که نیازی به هیچ گونه پیش تصفیه پلاستیک و به ویژه پلی اتیلن نیست. در این صورت فقط باید باکتری ها را روی پلاستیک قرار دهید تا آنها کار خود را انجام دهند.
میزان غیرقابل تصور زباله های پلاستیکی سالانه بین 100 تا 140 میلیون تن افزایش می یابد. به خودی خود ، چنین زباله ها عملاً تجزیه نمی شوند ، بنابراین تا زمانی که بشریت راهی برای "مبارزه کردن" با آنها پیدا نکند ، انباشته می شوند.
پتانسیل کشف دانشمندان چینی به سادگی بسیار زیاد است. توسعه بیشتر باید پیش نیازی برای توسعه اولین راه‌های چرخه زیستی پاک زباله‌های پلاستیکی فوق‌العاده پایدار و سمی باشد که سیاره ما به شدت به آن نیاز دارد.
جدیت وضعیت کنونی به بهترین وجه توسط لکه‌های زباله در اقیانوس‌ها (Great Pacific Garbage Patch) نشان داده می‌شود. توسعه فناوری های جدید برای بازیافت زباله های پلاستیکی و بهبود اندکی وضعیت فعلی می تواند کمک کننده باشد نوع جدیدباکتری هایی که از پلاستیک تغذیه می کنند.
این کشف توسط محققان ژاپنی انجام شد.
به گفته آنها، این میکروارگانیسم در درجه اول به دلیل توانایی پردازش یک نوع پلاستیک معمولی به نام PET (پلاستیک های مبتنی بر پلی اتیلن ترفتالات) جالب است. مستقیم خودم فرآیند گوارشانعطاف پذیری در باکتری کند است، بنابراین چشم اندازهای کوتاه مدت برای کشف هنوز مبهم است، اما تحقیقات بیشتر روی این باکتری، که به هر حال، Ideonella sakaiensis 201-F6 نام داشت، ممکن است منجر به ظهور باکتری های جدید شود. راه های امنبازیافت پلاستیک
نوع پلاستیکی که Ideonella sakaiensis دوست دارد بخورد، پلی اتیلن ترفتالات است، سبک، قوی و مایع نگهدارنده است. این ماده اغلب برای ساخت ظروف برای محصولات مایع - انواع ظروف و بطری ها استفاده می شود. لازم به ذکر است که تنها در سال 2013 حدود 56 میلیون تن پلاستیک PET در سراسر جهان تولید شد که تنها نیمی از آن بازیافت شد.
خواصی که PET را به ماده ای جذاب برای شرکت های مختلف تبدیل می کند - استحکام و مقاومت در برابر رطوبت - همچنین تهدید بزرگی برای محیط زیست است. این ماده نیمه عمر بسیار طولانی دارد و به همین دلیل به صورت دفن زباله در خشکی و اقیانوس انباشته می شود.
اعتقاد بر این است که برای تجزیه کاملبرای یک بطری پلاستیکی معمولی حدود 450 سال طول می‌کشد، و اگرچه برخی از پلاستیک‌ها سریع‌تر در اقیانوس تجزیه می‌شوند، اما در حین تجزیه مواد شیمیایی مضر آزاد می‌کنند. مواد شیمیاییکه وضعیت زیست محیطی را بیشتر تشدید می کند.
با الک کردن 250 نمونه PET جمع آوری شده از کارخانه های بازیافت پلاستیک، گونه جدیدی از باکتری های پلاستیک خوار کشف شد. این در مقاله ای در مورد نتایج این مطالعه که در مجله Science منتشر شده است، بیان شده است. آنها به دنبال شواهدی مبنی بر پوسیدگی مواد در بین نمونه ها گشتند و در نهایت I. sakaiensis را پیدا کردند.
باکتری های این گونه دو آنزیم ترشح می کنند که این ترکیب را به مواد دوستدار محیط زیست تجزیه می کنند - اسید ترفتالیک و اتیلن گلیکول. درست است، این خیلی سریع اتفاق نمی افتد. این مطالعه می گوید که هضم کامل یک قطعه کوچک از فیلم پلی اتیلن ترفتالات با کیفیت پایین، شش هفته طول کشید. یعنی جداسازی محصولات از PET با کیفیت بالاتر زمان بیشتری را می طلبد.
این امکان وجود دارد که در آینده، دانشمندان راهی برای کمک به تسریع این روند پیدا کنند. در مقاله بعدی منتشر شده در همان Science، پروفسور مهندسی زیستی Uwe Bornscheuer می نویسد که دانشمندان باید منشا این آنزیم های ترشح شده توسط باکتری ها را دریابند یا بهتر بگوییم آیا آنها مظهر تکامل هستند یا خیر.
بورنشوئر می‌گوید که این نوع پلاستیک تنها 70 سال است که وجود داشته است، و این احتمال وجود دارد که آنزیم‌ها با واقعیت‌های جدید سازگار شده‌اند و یاد گرفته‌اند که از آن به‌عنوان منبع غذایی استفاده کنند و "مزیت بقا" را فراهم می‌کنند. این دانشمند می نویسد که تکامل در چنین مدت کوتاهی نادر است، اگرچه قبلاً این اتفاق افتاده است و تحقیقات اضافی ممکن است منجر به ظهور موارد جدید شود. راه های موثرمبارزه با پلاستیک PET
بورنشوئر در مصاحبه ای با وال استریت ژورنال خاطرنشان کرد که از نظر تئوری، این باکتری ها می توانند تجزیه پلاستیک را در محل های دفن زباله تسریع کنند.
برای مطلع شدن از جالب ترین رویدادها در Qibble در وایبر و تلگرام مشترک شوید.
بطری های PET
مت مونتین / فلیکر
زیست شناسان ژاپنی گونه جدیدی از باکتری را یافته اند که می تواند پلی اتیلن ترفتالات (PET)، یکی از رایج ترین انواع پلاستیک را پردازش کند. مقاله را می توان در ژورنال یافت علوم پایهخلاصه شده توسط انجمن آمریکایی برای پیشرفت علم.
نویسندگان چند صد نمونه خاک و خاک را در نزدیکی یک کارخانه بازیافت بطری PET جمع آوری کردند و انواع باکتری ها را در چنین شرایطی تجزیه و تحلیل کردند. در میان نمونه ها، زیست شناسان موفق به جداسازی سویه ای از باکتری ها شدند Ideonella sakaiensis 201-F6 که توانست پلاستیک را با استفاده از آنزیم های مخصوص هیدرولیز کند. به گفته نویسندگان، این باکتری ها قادر به پردازش یک لایه نازک (0.2 میلی متر) از پلی اتیلن ترفتالات در شش هفته در دمای 30 درجه سانتیگراد هستند. توجه به این نکته ضروری است که موجودات زنده نه تنها پلیمر را تجزیه می کنند، بلکه از آن برای انرژی نیز استفاده می کنند.
فیلم PET توسط باکتری از بین می رود
باکتری ها پلیمر را در دو مرحله هیدرولیز می کنند. در مرحله اول به ماده ای با وزن مولکولی کم، مونوهیدروکسی اتیل استر ترفتالیک اسید تبدیل می شود. آنزیمی به نام PETase مسئول این تبدیل است. سپس مونومر با کمک آنزیم بعدی، METase تجزیه می شود - در نتیجه، اسید ترفتالیک و اتیلن گلیکول تشکیل می شود که تحولات بعدی آن به خوبی توضیح داده شده است.
طرح متابولیسم پلی اتیلن ترفتالات
یوشیدا و همکاران / علم، 1395
نویسندگان خاطرنشان می کنند که PETase هیچ آنالوگ نزدیکی در باکتری های مرتبط ندارد، که ممکن است نشان دهنده تکامل سریع باشد. به گفته زیست شناسان، این یک بار دیگر این موضوع را تایید می کند انواع مختلفمی تواند خیلی سریع با تغییرات محیطی سازگار شود.
اگرچه فعالیت آنزیم بسیار بالاتر از سایر آنالوگ هایی است که قادر به تجزیه پلاستیک هستند، اما هنوز به اندازه کافی برای استفاده تجاری موثر نیست. نویسندگان امیدوارند به این سوال که چه چیزی آن را فعال تر می کند پاسخی دریافت کنند - این ممکن است به ایجاد آنزیم های مصنوعی جدید کمک کند که با استفاده سریع از آنها زباله خانگیممکن خواهد شد.
ولادیمیر کورولف
5 امتیاز 5.00
- امتیاز 5.0 از 5 بر اساس 3 رای
باکتری های بازیافت پلاستیک توسط دانش آموزان پرورش داده شدند
به زودی، موضوع تخریب سریع زباله های مواد پلیمری را می توان به لطف کشف آنا کاشیرسکایا، دانشجوی 23 ساله فارغ التحصیل دپارتمان زیست شناسی کاربردی و میکروبیولوژی از آستاراخان به طور کامل حل کرد.
آزمایش این دانشمند جوان تقریباً یک دهه به طول انجامید. آنا کار با باکتری ها را در سال 2006 آغاز کرد، زمانی که در کلاس های حلقه میکروبیولوژیست جوان در ASTU شرکت کرد. اکنون کاشیرسکایا خود استعدادهای جوان - شنوندگان این حلقه را مدیریت می کند. در این مدت، او موفق شد باکتری هایی را که تقریباً به طور کامل مواد پلیمری را در آب حل می کردند، جدا کند.
کشف او نه تنها در بین متخصصان علاقه مند شد. رهبری منطقه، به ویژه، الکساندر ژیلکین، فرماندار منطقه آستاراخان، که قول داد نه تنها از آنا، بلکه از دیگر دانشمندان جوان آستاراخان به هر طریق ممکن حمایت کند، کار کاشیرسکایا بسیار مورد قدردانی قرار گرفت.
آنا چنین می گوید:
خانواده من معمولی ترین هستند: مادر، پدر، برادر جوانتر - برادر کوچکتر. هیچ کس با علم ارتباط ندارد ، اگرچه برادر کوچکتر نیز شروع به رفتن به انجمن خلاق "میکروب شناس جوان" تحت رهبری من کرد. من علاوه بر تحصیلات تکمیلی، دستیار و مهندس پیشرو در گروه زیست شناسی کاربردی و میکروبیولوژی ASTU هستم. من رئیس "میکروبیولوژیست جوان" هستم که خودم در آنجا تحصیلاتم را در رشته میکروبیولوژی شروع کردم. من سرگرمی های زیادی دارم. با اوایل کودکیآواز خواند، در بسیاری از مسابقات منطقه ای و همه روسی شرکت کرد. علاوه بر این، او در آموزشگاه موسیقیدر پیانو و گیتار 11 سال است که والیبال بازی می کنم. من همچنین دوست دارم اسباب بازی های نرم بدوزم.»
مشکلات زیست محیطی مردم را بی تفاوت نمی گذارد. راه های زیادی برای دفع وجود دارد زباله های پلاستیکی. اغلب این سوزاندن معمولی، دفن است. شما متوجه می شوید که آسیب جدی ایجاد می کند محیط. در حال حاضر، مردم به طور فعال در تلاش برای ترویج "فناوری های سبز" در زمینههای مختلف(سوخت زیست محیطی، بسته بندی زیستی و غیره). من واقعاً امیدوارم که توسعه من نتیجه و اجرای منطقی خود را در اکولوژی منطقه ما و شاید حتی روسیه به دست آورد و این بار باری را که از چنین مقدار زباله پلاستیکی انباشته بر دوش بیوسفر وارد می شود کاهش دهد. البته مایلم راه حلی بر اساس پیشرفت خودم در سراسر کشور معرفی کنم. می‌توان آن را به صورت دوره‌ای روی محل‌های دفن زباله اسپری کرد، جایی که تمام ضایعات پلیمری ذخیره می‌شوند. و قارچ ها به تدریج آن را از بین می بردند. این امر روند پوسیدگی پلاستیک را تا حد زیادی سرعت می بخشد. به هر حال، محصولات پوسیدگی را می توان به عنوان کود استفاده کرد. بنابراین، تولید کاملاً بدون زباله به نظر می رسد.
مسکو، 11 مارس - ریانووستی.بر اساس مقاله ای که در مجله Science منتشر شده است، زیست شناسان مولکولی ژاپنی باکتری غیرمعمولی را کشف کرده اند که می تواند لاوسان و سایر انواع پلاستیک را "خورد" کند و آنزیم های مسئول تجزیه این پلیمرها را از آنها استخراج کرده اند.
هر ساله حدود 300 میلیون تن زباله پلاستیکی به محل های دفن زباله های زمین سرازیر می شود که بیشتر آنها توسط میکروب های خاک تجزیه نمی شوند و برای ده ها و حتی صدها سال تقریباً دست نخورده باقی می مانند. بسیاری از ذرات پلاستیک به آب های اقیانوس های جهان ختم می شوند و در آنجا وارد معده ماهی ها و پرندگان می شوند و اغلب باعث مرگ آنها می شوند.
کنجی میاموتو از دانشگاه کیو در یوکوهاما (ژاپن) و همکارانش با مطالعه نحوه واکنش جوامع مختلف باکتری به حضور پلی اتیلن ترفتالات (PET) راهی برای از بین بردن بخش بزرگی از این "تپه زباله" یافته اند. این ترموپلاستیک که به نام لاوسان نیز شناخته می شود، در ساخت آن استفاده می شود بطری های پلاستیکیلباس، فیلم و سایر رسانه ها. PET یک ششم کل زباله های پلاستیکی روی زمین را تشکیل می دهد.
در طول این تحقیقات، دانشمندان چندین سفر به طبیعت انجام دادند و در آنجا موفق شدند بیش از 250 قطعه زباله پلاستیکی را پیدا و استخراج کنند که برخی از آنها آثار تجزیه نسبی داشتند. زیست شناسان ژنوم باکتری هایی را که در خاک نزدیک این ذرات پلاستیکی زندگی می کردند تجزیه و تحلیل کردند و سعی کردند از بین آنها آنهایی را شناسایی کنند که قادر به تغذیه از PET هستند. برای این کار، کشت های میکروبی روی لایه های پلیمری نازک کاشته شدند.
دانشمندان خوش شانس بودند - آنها دریافتند که باکتری مشترک خاک Ideonella sakaiensis می تواند با یک "رژیم غذایی" 100٪ از لاوسان زندگی کند و مولکول های آن را به آب و دی اکسید کربن تجزیه کند.
دانشمندان علاقه مندند که چگونه این باکتری "پلاستیک خوار" زنجیره های PET را به حلقه های منفرد تجزیه کرده و آنها را می خورد. برای پاسخ به این سوال، زیست شناسان ساختار DNA میکروب را تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که تنها دو آنزیم مسئول تخریب پلاستیک هستند.
اولین - به اصطلاح PEPase - واحدهای پلیمری طولانی را به "آجر" از یک مولکول اتیلن گلیکول و اسید ترفتالیک حتی قبل از ورود پلاستیک به باکتری تجزیه می کند. آنزیم دوم، MGET-هیدرولاز، این پیوندها را به اتیلن گلیکول و اسید ترفتالیک تجزیه می کند، که سپس توسط میکروب در فعالیت حیاتی خود استفاده می شود.
روند تجزیه پلاستیک کاملاً آهسته پیش می رود - باکتری ها فیلمی را که دانشمندان تنها شش هفته پس از شروع آزمایش به آنها پیشنهاد کردند "خوردند". اما با توجه به اینکه چنین زباله‌های پلاستیکی حدود 70 تا 100 سال در محل‌های دفن زباله زندگی می‌کنند، افزودن کلنی‌های Ideonella sakaiensis به انبوه زباله‌ها می‌تواند به طور قابل توجهی تجزیه آن را تسریع کند. علاوه بر این، دانشمندان پیشنهاد می کنند که از نسخه های مصنوعی آنزیم ها نیز می توان برای پردازش و از بین بردن پلاستیک استفاده کرد.